让中国脉冲强磁场“从跟跑到超越”
——记华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心主任李亮
今年4月初，华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心（以下简称“强磁场中心”）刚刚完成直径1.38米的世界最大电磁成形件——航天用铝合金壳体；下月，直径3.35米的电磁成形件也将破茧而出……这些“亮眼”的科技创新成果强有力地彰显了脉冲强磁场设施的巨大威力。
强磁场，是物质微观世界的放大镜，是现代科学实验最重要的极端条件之一，能够为基础科学研究发现新现象、揭示新规律提供更多机遇。近日，记者采访了华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心主任李亮，感受了脉冲强磁场设施这一首个落户湖北的国家重大科技基础设施项目从无到有、从弱到强的砥砺篇章。
报效祖国 矢志建设大科学装置
脉冲强磁场设施对提升我国前沿基础科学研究、推动关键技术变革意义重大——以前国内没有此类设施，科学家想做相关实验都不得不到美国、欧洲、日本去“求助”，有时一年一次实验都是奢谈。
“欧美发达国家自20世纪60年代以来已建有三十多个脉冲强磁场设施。脉冲强磁场设施是产生高强磁场的最有效手段，近40年来已产生与之相关的诺贝尔奖10项。”李亮介绍说，为满足我国科学研究对强磁场实验条件日益增长的迫切需求，国家发改委于2007年1月批准由华中科技大学组建团队建设我国脉冲强磁场设施。当时，我国脉冲强磁场技术与世界水平存在较大差距，国内相关技术人才极度紧缺，华中科技大学潘垣院士向学校推荐了正在美国工作的80级校友李亮，随后时任华中科技大学校长的李培根院士向他发出邀请，希望他能够回母校“助阵”。
是时，李亮正在美国GE公司全球研究中心工作，得知消息后他积极响应，并于2007年4月放弃美国的高薪工作和优越的生活条件，全职回国主持脉冲强磁场设施建设。
回国后，李亮带领团队瞄准强磁场国际前沿，立足自主创新，攻克极限工况下磁体结构稳定性设计、磁场波形精确调控和微弱信号精准测量等世界性难题，仅历时五年，就从无到有建起了我国唯一、亚洲最大的脉冲强磁场设施，打造了名副其实的“国之重器”。
攻坚克难 瞄准科技前沿蝶变前行
一晃回国已经17年。经过团队共同努力，李亮徐徐展开了中国脉冲强磁场从无到有、从跟跑到领跑的蝶变画卷。
这里，创造了64T脉冲平顶磁场（T为“特斯拉”，是表征磁场大小的单位，而我们生活的地球，磁场平均只有十万分之五T）、45T/50Hz重频磁场等多项磁场参数世界纪录，94.8T的最高峰值磁场强度位居世界第二、亚洲第一，使我国脉冲强磁场技术走在了世界最前列。
这里，已有包括清华大学、北京大学、中科院物理所、英国剑桥大学、美国斯坦福大学在内的130个国内外科研单位开展科学研究1800余项，取得了包括发现第三种规律新型量子振荡等在内的一批重要原创成果，有力推动了我国物理、材料、生命等相关前沿基础学科研究发展。
（中心在全球首创的大型电机“无磁装配—整体充退磁技术”在20兆瓦级永磁风力发电机上实验成功。）
在支撑“本行”前沿基础研究之余，李亮和团队还坚持以服务国家重大需求为导向，积极拓展强磁场技术的应用，服务国民经济发展和国家安全，全面发挥“国之重器”的作用。众所周知，新能源领域里，大型永磁电机是发电、电气化交通和舰船驱动的关键装备，传统制造技术因采用先充磁后装配的工艺，制造全程带磁带力，普遍存在着磁极性能一致性差、动平衡校准难、生产效率低等棘手问题，难以满足永磁电机大型化、高功率化、高转速化的发展需求。为解决这一难题，李亮带领团队经过长达十余年的攻关，在国际上首次提出了大型永磁电机“无磁装配－整体充退磁”方法，成功研制国内首套大型永磁电机整体充磁设备，实现20MW全球最大单机功率风力发电机转子的整体充磁，相关成果已应用于湘潭电机、明阳智慧能源、中车永济等企业2.5-20MW全系列永磁风力发电机的制造，为企业带来了显著的经济效益，推动我国风电绿色制造实现里程碑式高质量发展。
此外，磁性尺蠖软体机器人以超过1倍身长/秒的移动速度在欢快地“跑动”，是目前报道的最快的此类机器人；铝和物性相差极大金属间的冶金结合变为可能，在强磁场作用下可瞬间“粘合”，成为一种新型轻质复合材料……这些都是强磁场技术应用的典型，在生物医疗、先进制造等多个领域将大有可为。
引才育才 打造优秀人才“强磁场”
作为团队负责人，李亮十分重视人才培养，在主持脉冲强磁场设施过程中，他累计培养毕业博士24人、硕士20人，其中10人毕业后留校继续参与设施建设和运行；培养长江学者特聘教授2人、教育部新世纪优秀人才4人、中国科协青年人才托举工程1人，引进海外优青10人，团队专任教师中国家级、省部级人才占比达57%；带领团队入选中国青年五四奖章集体、国家自然科学基金创新研究群体、教育部创新团队、全国专业技术人才先进集体和“111计划”引智基地，建成了一支创新能力强、具有国际学术影响力的强磁场工程和科学队伍，打造了培养和吸引优秀人才的“强磁场”。
记者了解到，李亮已先后入选长江学者、杰青、国家高层次人才，是国家自然科学基金委创新群体、973计划、国家重点研发计划首席科学家，教育部国家重大科技基础设施专家委员会委员、“十四五”国家重点研发计划“大科学装置前沿研究”重点专项总体专家组成员。他先后主持“十一五”和“十四五”国家重大科技基础设施“脉冲强磁场实验装置（一期）”及其“优化提升（二期）”两项大科学工程项目，项目总经费达25亿元；发表SCI收录论文300余篇，获国内外授权发明专利150余项。作为第一完成人先后获2018年湖北省科技进步特等奖、2022年中国电工技术学会科技进步一等奖和2022年湖北省技术发明一等奖，作为项目负责人兼总工带领团队获得2019年国家科技进步一等奖（重大工程类）。
新征程如何向“新”而行？李亮表示，十四五国家重大科技基础设施——脉冲强磁场实验装置优化提升项目已于2023年11月获国家发改委概算批复，项目总投资20.9651亿元，现已全面进入建设阶段，他将和团队一起，朝着新的目标继续砥砺前行，奋力建成全面领先的脉冲强磁场设施，打造全球规模最大、最具国际影响力的脉冲强磁场科学中心，为我国强磁场科技事业发展作出新的更大贡献。
来源：武汉科技报
记者：张宇驰
通讯员：张幸
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