Китайская академия наук создала. Рекорд сильного магнитного поля Теслы обновлен.

28 сентября 2025 года полностью сверхпроводящий магнит, разработанный Институтом физики плазмы Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук, установил эту цифру в качестве нового мирового стандарта. Это не случайный прорыв в лаборатории, а веха, демонстрирующая всестороннее лидерство Китая в области технологий сверхпроводников сверхвысокого поля — от ключевых материалов до процессов производства, на 100% подконтрольных и независимых.

Это не просто цифры, а прорыв в пределах возможностей материалов и инженерии.

В мире сверхпроводящих магнитов, тесла - это основная единица измерения напряженности магнитного поля, а стабильное состояние означает способность к непрерывной и стабильной работе. Ранее мировой рекорд по стабильному магнитному полю составлял 32 тесла, установленный Национальной лабораторией сильных магнитных полей США. Достигнутые Китаем 35.1 тесла - это не просто цифровое превосходство, но и знаменует собой первый случай в истории, когда стабильное магнитное поле полностью сверхпроводящего магнита было доведено до уровня 35 тесла.

За этим прорывом стоит комбинированная конструкция высокотемпературного сверхпроводящего инсерта и низкотемпературного сверхпроводящего магнита. Проще говоря, это как надеть на магнит двойные доспехи: внешний низкотемпературный сверхпроводящий магнит создает базовое магнитное поле, а внутренний высокотемпературный сверхпроводящий магнит действует как суперусилитель, накладывая сверхсильное магнитное поле в крошечном пространстве. Однако изготовление этих доспехов оказалось невообразимо сложным — когда напряженность магнитного поля превышает 30 тесла, внутри сверхпроводящего материала возникают огромные электромагнитные напряжения, способные мгновенно разрушить точные компоненты. Научная группа с помощью технологии совместной оптимизации многополярных полей добилась точности распределения напряжений в пределах 0,1 МПа, что эквивалентно равномерному распределению веса в тысячу цзиней на одном волоске. Данные испытаний показывают, что магнит стабильно работал при напряженности 35,1 тесла в течение 30 минут, с колебаниями магнитного поля менее 0,001 тесла. Такая стабильность поразила международных коллег: китайская команда «разгадала характер» сверхпроводящих магнитов.

Что еще более важно, все ключевые этапы, от сверхпроводящих лент до криогенных охлаждающих систем, от проектирования структуры магнитов до технологий точной обработки, были локализованы. Например, разработанная командой высокотемпературная сверхпроводящая лента второго поколения достигла критической плотности тока на мировом уровне, при этом одна лента способна проводить ток, эквивалентный 1000 обычных медных проводов, а стоимость составляет всего 60% от импортных аналогов. Такая полная независимость и контроль над всей цепочкой — от материалов и проектирования до производства — полностью разрывает технологическую монополию зарубежных стран в области сверхвысокопольных магнитов, устраняя узкие места для последующей промышленной реализации.

Как сверхпроводящие технологии меняют промышленный ландшафт

Многие могут спросить: насколько магнит с индукцией 35,1 тесла отдалён от нашей повседневной жизни? На самом деле, он подобен сверхмощному технологическому двигателю, который уже сейчас стимулирует модернизацию промышленности в различных областях.

В области здравоохранения сверхвысокопольные магниты являются ядром следующего поколения аппаратов магнитно-резонансной томографии (МРТ). Широко используемые в больницах МРТ-системы 1,5 Тл или 3,0 Тл имеют ограниченную точность диагностики ранних стадий опухолей и нейродегенеративных заболеваний, тогда как сверхвысокопольные МРТ, поддерживаемые магнитами уровня 3,5 Тл, позволяют визуализировать белковые молекулы внутри отдельных клеток, что делает возможным ранний скрининг таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера. Что еще важнее, по мере совершенствования отечественных технологий сверхпроводящих магнитов, стоимость соответствующего медицинского оборудования может снизиться более чем на 50%, способствуя распространению и доступности высокотехнологичной медицинской аппаратуры.

В области энергетики и транспорта применение сверхпроводящих магнитов принесет революционные изменения. Например, в высокоэффективных системах передачи электроэнергии на основе сверхпроводящих технологий потери при передаче могут быть снижены с 15% в традиционных кабелях до менее 1%. Если такие системы будут внедрены по всей национальной энергосети, ежегодно можно будет экономить объем электроэнергии, эквивалентный выработке трех гидроэлектростанций "Три ущелья". В сфере магнитной левитации сильные магнитные поля, создаваемые магнитами уровня 35 Тл, могут увеличить высоту левитации поезда до более чем 10 см, а устойчивость к помехам — в 3 раза, что обеспечивает техническую поддержку для будущих вакуумных трубопроводных поездов на магнитной подушке со скоростью свыше 600 км/ч.

Авиационно-космическая отрасль также значительно выигрывает. Ключевое оборудование, такое как электромагнитные двигательные системы космических аппаратов и симуляторы космической среды, требует сильных магнитных полей. Китайская аэрокосмическая научно-техническая корпорация уже заключила сотрудничество с Хэфэйским институтом физических наук и планирует применять технологию сверхпроводящих магнитов в электромагнитных катапультных системах нового поколения тяжелых ракет-носителей, что, как ожидается, снизит стоимость запуска спутников на 40%.

Стоит отметить, что индустрия высокотемпературных сверхпроводящих материалов вступает в период взрывного роста. Согласно данным, глобальный рынок высокотемпературных сверхпроводников в 2024 году составляет около 8 миллиардов долларов США. С прорывом в технологии магнитов 35.1T в Китае ожидается, что к 2030 году внутренний спрос на сверхпроводящие материалы вырастет в 10 раз, что приведет к увеличению масштабов смежных отраслей более чем на 100 миллиардов юаней. В провинции Аньхой, Шанхае, провинции Сычуань и других регионах уже созданы кластеры сверхпроводящей промышленности, сформировав полную цепочку от исследований материалов до производства магнитов и демонстрации применения. Заказы одной сверхпроводящей компании в Хэфэе расписаны до 2026 года, а продукция экспортируется в 12 стран.

Основная логика перехода от следования к лидерству.

Прорыв в магнитах на 35.1 тесла не был случайностью. Оглядываясь на историю развития сверхпроводящих технологий в Китае, можно четко проследить путь прорыва: ориентируясь на стратегические потребности государства, объединяя усилия научно-исследовательских институтов и предприятий, через полномасштабную работу по всей цепочке — от фундаментальных исследований до ключевых технологий и промышленного применения — был осуществлен переход от следования за технологиями к установлению стандартов.

На этапе фундаментальных исследований Хэфэйский институт физических наук Академии наук Китая совместно с университетами, такими как Цинхуа и Шанхайский Цзяотун, в течение 10 лет подряд реализовывал национальную ключевую программу исследований и разработок по сверхпроводящим материалам и устройствам, с общим объемом инвестиций более 2 миллиардов юаней, создав единственную в мире платформу для тестирования характеристик сверхпроводящих материалов, охватывающую диапазон от -271°C до комнатной температуры. В решении ключевых технологических задач команда использовала механизм "раскрытия списка и назначения лидеров", разбив такие сложные проблемы, как управление напряжением магнитов и низкотемпературное охлаждение, на 23 технологических модуля, которые совместно решались предприятиями, вузами и научно-исследовательскими институтами, в результате чего было получено 138 ключевых патентов.

Этот глубоко интегрированный формат сотрудничества между производством, образованием, исследованиями и применением становится стандартом для технологических инноваций в Китае. Например, на этапе производства сверхпроводящих лент научно-исследовательская группа совместно с одним из предприятий провинции Юньнань создала экспериментальную базу для перевода лабораторных результатов в массовое производство. Всего за 18 месяцев удалось повысить выход годной продукции с 30% до 92%. Как отметил академик Китайской инженерной академии Чэнь Лицюань: прорыв в создании магнита с индукцией 35.1 тесла доказывает, что в Китае уже создана эффективная экосистема технологических инноваций. Эта система способна не только решать сложные задачи фундаментальных исследований, но и быстро преодолевать "последний километр" на пути к промышленному внедрению.

Как сверхпроводящие технологии могут изменить международные правила?

В сфере технологий право на установление стандартов часто важнее самой технологии. Прорыв Китая в создании полностью сверхпроводящего магнита с индукцией 35.1 Тесла не только сломал монополию Европы и США в области сверхсильных магнитных полей, но и обеспечил больше права голоса в установлении международных стандартов.

В настоящее время Международная электротехническая комиссия (IEC) разрабатывает стандарты безопасности для сверхпроводящих магнитов. Китайская команда, опираясь на данные работы магнита с индукцией 35,1 тесла, возглавила разработку трех международных стандартов, включая «Метод испытаний на механическое напряжение для сверхпроводящих магнитов сверхвысокого поля» и «Руководство по применению высокотемпературных сверхпроводящих лент». Это первый случай, когда Китай возглавил разработку международных стандартов в области сверхпроводящих магнитов. В то же время Научный центр сильных магнитных полей Китайской академии наук подписал соглашения о сотрудничестве с Объединением Гельмгольца (Германия), Национальным институтом материаловедения (Япония) и другими организациями, чтобы совместно использовать экспериментальную платформу магнита 35,1 тесла, привлекая ведущих мировых ученых для проведения передовых исследований в Китае. Такая модель — экспорт технологий + экспорт стандартов + совместное использование платформ — меняет глобальную картину сотрудничества в области сверхпроводящих технологий.

Более глубокое влияние заключается в том, что прорыв в сверхпроводниковых технологиях ускорит процесс зеленой технологической революции. По прогнозам Международного энергетического агентства, к 2050 году 30% мирового потребления энергии будет зависеть от сверхпроводниковых технологий. Лидирующая позиция Китая в области полностью сверхпроводящих магнитов, как ожидается, будет способствовать глобальному энергетическому переходу в направлении более эффективного и низкоуглеродного развития.