“万磁王”在中国，我们的军事技术或能迎来巨大飞跃|军事技术|地球磁场|强磁场|晶格|磁体|磁力|经典计算机

9月22日我们的科学院合肥物质科学研究院的稳态强磁场实验装置（SHMFF）的水冷磁体产生了42.02特斯拉的稳态磁场。

42.02特斯拉是什么概念呢？合肥物质科学研究院的这块大电磁铁达到了地球磁场的80万倍。

42.02特斯拉的记录是最近7年来电磁研究领域中首次被刷新，上一个世界纪录是美国国家强磁场实验室的41.01特斯拉。虽然我们看到我们的记录只比美国的数值多了1.01特斯拉，但是要知道特斯拉这个磁力单位超级巨大。看下图，这是地表磁场的变化图：

我们可以看到单位为nT，n在国际单位里面是叫做“纳”代表十亿分之一，例如“纳秒”、“纳米”，上图的单位表示为了研究地球磁场，我们用不上特斯拉这个单位，只用到了纳特斯拉，也就是十亿分之一特斯拉。从上图可知道，地球的磁场范围大致是20000-60000纳特斯拉，所以我们计算，即便是1特斯拉的差距也代表地球磁场强度的数万倍。

换句话说，虽然我们的实验装置只比美国的磁场强度多了1特斯拉，但这1特斯拉已经相当于2万个地球磁场的强度差距，展现了中国在强磁场技术领域的巨大领先优势。

所以我们解析这项科技成果就有了更大的现实意义。当然了，最强的人造磁体并不是合肥这块，而是美国国家强磁场实验室的100特斯拉电磁系统。

不过，这个系统是一个脉冲系统，我们看图就知道了

系统可以工作不到三秒钟，在启动后1.5秒可以达到40特斯拉的磁场强度，然后会有一个磁力跳跃，跳到100特斯拉的强度，只是，1000特斯拉的磁场强度只能维持不到1毫秒的时间，这种冲击形态的磁场我们的记录是89特斯拉。

和脉冲磁体不同的是，我合肥的这块可以持续保持42.02特斯拉的磁力，注意是持续！也就是维持一个稳态磁场。

那么问题又来了，要这么大的稳态磁场对于我们又有什么意义呢？——这是材料学的领域了，我们通常所做的材料加工都是在地磁环境内完成的。相对于人造磁场，地磁场对材料性能的影响微乎其微，基本可以忽略不计。然而，一旦我们在强磁场环境下进行材料研究，结果就大不相同了。

当材料暴露在高强度磁场中时，特别是在类似于合肥稳态强磁场装置产生的42.02特斯拉的稳态磁场下，磁场会影响材料内部的电子结构和原子运动，从而改变其物理和化学性质。这种磁场作用会导致材料出现我们在常规环境中无法看到的特性。这些特性尤其在超导材料、磁性材料和纳米材料的研发中至关重要。

实际上在今年8月份合肥的稳态强磁场团队就首次实现了笼目晶格本征磁结构的直接观测。

我们是可以依靠强磁场展现出晶格结构的。同时，我们也可以依靠磁场来改变晶格结构，要知道，各种装甲材料表面上看是一块金属板，但如果从金相镜下来看则是一块块的晶体颗粒。

装甲的碎裂本质上是装甲材料中金属晶粒的缝隙破裂导致的。如果在强磁场下抵消晶粒的生成，我们就可以更方便的生产出非晶合金材料。

通常生产非晶材料会使用更严格的成分配比和温度下降曲线来生产，我国虽然已经掌握了非晶材料的传统生产技术，但是成品率并不高，因此类似于WFeNiMo（钨铁镍钼合金）虽然被验证了可以制作更强的穿甲弹和装甲（参考四月份的文章《不算是重大突破，但军迷得知道，我国新型穿甲弹并不比贫铀弹差》），但大规模的装备成本会被拉得很高。

如果通过强磁场抵消晶粒生成配比新的装甲材料则更容易量产更强的装甲和穿甲弹。当然了，这只是传统穿甲弹和装甲材料的提升。我们可以扩展更多的应用，飞机蒙皮、发动机部件、军舰钢材、潜艇外壳……可以说是凡是需要提高材料强度降低材料重量的高性能材料在强磁场的加持上都可以上一个台阶。

同时，由于强磁场可以对物质的原子和电子运行轨迹进行规划和影响，我们在材料学的其他方面也可以取得新的进展。例如我们可以通过强磁场改变材料的电阻率、磁通量等基本材料参数构建出更多的新型材料，这些材料可以在电磁武器、量子通讯、电池、超导等领域上作出新的突破。

当然了，还有一点就是成果本身的技术积累也是具有极大的现实意义的。前面说了磁场很强，但没告诉大家这块“磁铁”很费电。