□ 长江日报记者杨佳峰 通讯员高翔 左盈
18年前,李亮回国主持脉冲强磁场国家重大科技基础设施建设。他带领五六个人的小团队,从零起步,先后克服电源、磁体两端易损坏、电磁干扰等系列问题,建成脉冲强磁场实验装置,5个主要参数中4个全球领先。该装置很快在大型风机装备制造、磁悬浮、电磁成型制造以及人体磁功能成像等多方面获得应用,成为新质生产力的策源地。
“五一”前夕,华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心主任李亮教授荣获湖北五一劳动奖章。在团队成员看来,李亮教授带领团队自主创新,实现了中国脉冲强磁场设施从无到有、从跟跑到领跑的跨越,离不开李亮教授带给他们的“三种精神”——创新精神、挑战精神、担当精神。
■ 创新精神
“同样110特斯拉的磁场强度,我们的成本只是美国的几分之一”
“节假日都没休息,满心期待实验结果,可结果并不理想。”4月27日,在国家脉冲强磁场科学中心,李亮教授向采访的长江日报记者透露最近遇到了实验瓶颈。
在成功与失败的交错中,李亮总能捕捉到创新的要领。他说,一个很小的细节没把握好,可能导致几个月的创新努力功亏一篑。
李亮主持脉冲强磁场建设遇到的第一只拦路虎便是电源问题。当时国外的相关装置是采用了一个超大的脉冲电器,然后通过整流来调整磁场的波形,其电机功率达到了一点四兆瓦。
李亮不走国外老路,独辟蹊径绕开大功耗的电机建设。“与其去调控波形,不如直接设计来生成所需的波形。”李亮采用新的理论,把磁场设施建成了一个强场波形的发射器,只要按下按钮,预设的波形就能呈现出来。
不同的科学研究对磁场的需求各不相同。目前,国外几乎所有的强磁场装置都是同一个实验段的同一个磁体只能产生一种波形。李亮用同一个实验段的同一个磁体产生六种不同的磁场波形,将实验站功能提升了六倍。
“中国能够实现弯道超车的关键是创新。”李亮说,“就目前我们的创新成果来看,同样110特斯拉的磁场强度,我们的成本只是美国的几分之一。”
■ 挑战精神
“5个参数中,4个都处于国际领先水平”
限制磁场强度提高的一个很重要因素是电磁力。李亮表示,随着磁场强度的提高,磁体内部会产生一种力,这种力量必须被约束住。“就好比控制住一个气球不让它炸。为了防止气球爆炸,就需要气球具备很高的强度,才能够承受住里面的压力。”
据悉,当时国外已有约束电磁力高强度导体材料,但不提供给中国。
“当时国内相关导体材料只有国外的三分之二的机械强度,如何产生国外材料相同的效能呢?”李亮立足国内材料,采用复合材料加固技术,弥补了材料性能不足。
李亮介绍,衡量一个脉冲强磁场设施,主要看5个参数,分别是峰值场强、平顶磁场的强度、脉冲的重复频率、测量精度和能够产生高强磁场的磁体寿命。“5个参数中,除了第一个参数位居全球第二外,其他4个都处于国际领先水平。”
目前,美国国家强磁场实验室的峰值场强100.7特斯拉,国家脉冲强磁场已达到95特斯拉,二期建设完成后,峰值场强将达到110特斯拉。
国家脉冲强磁场科学中心彭涛教授表示,在他们实验室,挑战极限的情况时有发生,可能隔三岔五就会出现失败。李亮老师教会他们如何去面对这些失败:“大家都冷静一下,静下心来仔细想想是不是遗漏了什么。”
■ 担当精神
“不一定非要申请专利,要从国家利益出发”
2006年,脉冲强磁场设施的建设被纳入国家重大规划。2007年,李亮回到母校华科大主持脉冲强磁场设施建设,参与预研和论证。
“回国便担当这么大的重任,我深感荣幸。”李亮在国外一直围绕着脉冲强磁场做研究,在国外读博士时向“工匠”看齐,从绕线做磁体开始,练就了一身硬功夫。他梦想有一天自己成为全世界第一个把脉冲强磁场从理论、设计到制造再到应用这样一个完整模式做出来的人。
李亮回到国内便有一个自己的创新平台,带领五六个人从零起步,开启了自己的梦想之旅。李亮说,由于我国强磁场建设相对薄弱,很多国内科学家需要排队到国外实验室做实验,而且效率比较低。自己建设的脉冲强磁场装置,无论是装置的能力还是科研队伍的水平都得到了提升,而且通过这样的建设,打造出了一支战略科技力量。
国家脉冲强磁场科学中心曹全梁教授是李亮教授2007年带的博士生,他见证了李亮老师的担当精神,也从李老师身上感受到至诚报国的动力之源。
曹全梁回忆,早期的脉冲磁体经常会在磁体两端出现损坏的情况,李亮老师采用一种细微技巧轻松解决,当时并没有申请专利,而是把技巧告诉了相关人员,很快使问题得到解决。
有人问李亮老师:当时为什么没申请专利呢?“有些东西不一定非要申请专利,要从国家利益出发,要有担当。”李老师的回答让曹全梁印象深刻。
到目前为止,国家脉冲强磁场中心已经开展了2000多项科学研究,用户不仅有国内外的大专院校和科研院所,还有一批国内外科学家。