زهرا وجدانی: دانشمندان چینی موفق شدند با ساخت یک آهن‌ربای کاملاً ابررسانا، میدان مغناطیسی پایداری به قوت ۳۵۱ هزار گوس تشکیل کنند؛ رکوردی که نه‌تنها مرز‌های علمی را جابه‌جا کرده بلکه آینده فناوری‌های گسترش یافتهای همچون همجوشی هسته‌ای، پیشرانش فضایی، شناوری مغناطیسی و انتقال برق را دگرگون خواهد کرد. این مقدار بیشتر از ۷۰۰ هزار برابر میدان مغناطیسی طبیعی زمین است که تنها نزدیک به ۰٫۵ گوس قوت دارد.

این دستاورد روز یکشنبه توسط مؤسسه فیزیک پلاسما آکادمی علوم چین (ASIPP) در شهر هفی استان آن‌هوئی اظهار شد. علاوه بر این مؤسسه مرکز بین‌المللی ابررسانایی کاربردی هفی، مؤسسه انرژی مرکز ملی علوم جامع هفی و دانشگاه تسین‌هوا نیز در این پروژه نقش‌آفرین بوده‌اند. رکورد تازه رکورد قبل جهان یعنی ۳۲۳ هزار و ۵۰۰ گوس را پشت سر گذاشت و جایگاه چین را به‌گفتن پیشتاز فناوری آهن‌ربا‌های ابررسانا تثبیت کرد.

چرا این رکورد اهمیت دارد؟

میدان‌های مغناطیسی فوق‌قوی، ابزار کلیدی تعداد بسیاری از فناوری‌های پیشرفته می باشند. از یک‌سو در علوم پزشکی و شیمی، ابزار‌هایی همچون طیف‌سنج‌های رزونانس مغناطیسی هسته‌ای (NMR) و تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) بدون این میدان‌ها کارایی نداشتند. از نظر دیگر در فناوری‌های استراتژیک همچون همجوشی هسته‌ای بدون میدان‌های قوی امکان مهار و کنترل پلاسما وجود ندارد.

پژوهشگران چینی اصرار دارند که این پیشرفت می‌تواند مسیر تجاری‌سازی ابزار‌های علمی ابررسانا را شدت بخشد. به گفتن دیگر فناوری‌ای که امروز در محیط آزمایشگاهی به‌کار گرفته شده، فردا می‌تواند در قالب دستگاه‌ها و سامانه‌هایی در اختیار صنعت، پزشکی و حتی حمل‌ونقل عمومی قرار گیرد.

جزئیات فنی دستاورد

به حرف های لیو فانگ، پژوهشگر ارشد مؤسسه فیزیک پلاسما این آهن‌ربا با منفعت گیری از فناوری سیم‌پیچ درونی ابررسانای دما بالا ساخته شده که به طور هم‌محور درون آهن‌ربا‌های ابررسانای دما پایین قرار گرفته است. این طراحی ترکیبی، امکان پایداری سیستم را در میدان‌های زیاد قوی و شرایط دمایی سخت فراهم می‌کند.

در آزمایش نهایی آهن‌ربا تا سطح ۳۵٫۱ تسلا (معادل ۳۵۱ هزار گوس) انرژی‌گذاری شد و توانست به زمان ۳۰ دقیقه بدون کم شدن کارکرد در حالت پایدار باقی بماند. بعد از آن فرایند دمغناطیس‌سازی به‌صورت ایمن و کامل انجام شد؛ نشانه‌ای که قابلیت مطمعن این فناوری را برای کاربرد‌های طویل‌زمان قبول می‌کند.

چالش‌های مهندسی و راه‌حل‌ها

رسیدن به این چنین رکوردی بدون عبور از مانع ها پیچیده مهندسی ممکن نبوده است. محققان گزارش کردند که با مشکلاتی نظیر:

• تمرکز تنش‌های مکانیکی در ساختار آهن‌ربا،

• جریان‌های حفاظتی ناخواسته که بر کارکرد مغناطیسی تاثییر می‌گذارند،

• و برهم‌کنش چندمیدانی در شرایط دمای پایین و میدان بالا

روبه رو بودند. برای حل این چالش‌ها، تیم تحقیقاتی طراحی نوینی را گسترش داد که جهت افزایش دیدنی پایداری مکانیکی و کارایی الکترومغناطیسی سامانه شد.

این توانایی در کنترل اثرات پیچیده محیطی مشخص می کند که فناوری تازه فقطً یک رکورد آزمایشگاهی نیست بلکه پایه‌ای برای منفعت گیری عملی در پروژه‌های عظیم صنعتی و علمی آینده خواهد می بود.

کاربرد‌های گسترده؛ از همجوشی تا حمل‌ونقل

آهن‌ربا‌های ابررسانا در قلب فناوری همجوشی مغناطیسی قرار دارند؛ فناوری‌ای که مقصد آن تشکیل انرژی پاک و تقریباً نامحدود از طریق پیروی فرآیند‌های هسته‌ای خورشید است. این آهن‌ربا‌ها ماموریت تشکیل قفس مغناطیسی را بر مسئولیت دارند که پلاسما را در دما‌های میلیون‌ها درجه محصور نگه می‌دارد.

علاوه بر همجوشی، میدان‌های فوق‌قوی می‌توانند در عرصه‌های زیر تغیرات بزرگی تشکیل کنند:

• پیشرانش الکترومغناطیسی فضایی: سامانه‌هایی که سفر‌های بین‌سیاره‌ای را سریع تر و کم‌هزینه‌تر می‌کنند.

• شناوری مغناطیسی (Maglev): قطار‌های پرسرعتی که با میدان مغناطیسی روی ریل‌ها معلق خواهد شد و اصطکاک مکانیکی را به صفر می‌رسانند.

• انتقال برق پربازده: منفعت گیری از ابررسانا‌ها برای افت هدررفت انرژی در شبکه‌های برق.

• گرمایش القایی ابررسانا: کاربرد در صنایع سنگین و فرایند‌های متالورژیکی.

جایگاه چین در پروژه‌های بین‌المللی

به گزارش interesting engineering، چین سال‌ها است که در عرصه فناوری‌های ابررسانا اندوخته‌گذاری کرده است. مؤسسه فیزیک پلاسما (ASIPP) به‌طور خاص مسئولیت ساخت قسمت‌های کلیدی پروژه عظیم راکتور آزمایشی همجوشی هسته‌ای بین‌المللی (ITER) را برعهده دارد. این پروژه که با شراکت سرزمین‌های گوناگون در فرانسه در حال اجراست، بزرگ‌ترین آزمایش همجوشی در جهان محسوب می‌شود.

ASIPP تا بحال توانسته است ساخت ابررساناها، سیم‌پیچ‌های اصلاحی و تغذیه‌کننده‌های مغناطیسی این پروژه را بومی‌سازی کرده و وابستگی به واردات خارجی را افت دهد. این نوشته علاوه بر ترقی توان ملی چین نقش این سرزمین را در شکل‌دهی آینده انرژی جهان پررنگ‌تر می‌کند.

دستاورد تازه تنها یک رکورد آزمایشگاهی نیست؛ بلکه نقطه عطفی در مسیر گسترش فناوری‌های ابررساناست. به باور کارشناسان این چنین پیشرفت‌هایی در آینده‌ای نه‌چندان دور می‌تواند راه را برای تجاری‌سازی همجوشی هسته‌ای، حمل‌ونقل مغناطیسی فراسرعت و شبکه‌های انرژی کارآمدتر هموار کند.

چین با ثبت این رکورد نشان داد که در رقابت جهانی برای دستیابی به فناوری‌های انرژی نوین و ابررسانایی قدم‌های بلندی برداشته است. سوال کلیدی اکنون این است: آیا این پیشرفت‌ها می‌توانند به‌شدت از آزمایشگاه‌ها به صنعت منتقل شوند و تأثیر واقعی خود را بر زندگی روزمره بشر بگذارند؟

انتهای مطلب/