湖北五一劳动奖章获得者李亮:用“三种精神”建造脉冲强磁场科学装置

18年前,李亮放弃国外高薪待遇,回国主持脉冲强磁场国家重大科技基础设施建设。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,建成的脉冲强磁场实验装置,5个主要参数,4个领先世界。该装置很快在大型风机装备制造、磁面成像、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。

李亮教授(左一)在华科大国家脉冲强磁场中心指导电磁制造。长江日报记者杨佳峰

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

“寒假都没休息,几乎是三班倒在做实验,满心期待实验结果,可结果却并不理想。”4月27日,在国家脉冲强磁场科学中心,李亮教授向采访的记者透露上周遇到的实验瓶颈。

“一个好的创新,可能付出的代价小很多。”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。他准备把问题找出来之后,再充满信心地去开启第二阶段的工作。

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,差不多是两台三峡机组的功率容量。

“与其去调控波形,不如直接设计来生成所需的波形。”李亮采用新的调控理论,建立新的电路拓扑结构,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。

李亮不走国外老路,独辟蹊径绕开大功耗的电机建设,让脉冲磁场的电流和电压,在短短几十毫秒的时间内,获得磁场波形控制,为我所用。

不同的科学研究对磁场的需求是各不相同的。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。李亮采用同一个实验段的同一个磁体,产生六种不同的磁场波形,将实验站的功能提升了六倍。

“中国能够实现弯道超车的关键创新。”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

限制磁场强度提高的一个很重要因素就是电磁力。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。“就好比是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,但就是不提供给中国。

李亮教授(站立者)与实验人员讨论实验步骤。长江日报记者杨佳峰

“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?”李亮立足于国内材料,采用复合材料加固技术,来弥补了材料性能的不足,成功制造了高达60.976特斯拉的磁场。

李亮介绍,衡量一个脉冲强磁场设施,主要是看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。“这几个参数中,除了第一个参数峰值场强位居全球第二外,其他四个参数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一百点七特斯拉,国家脉冲强磁场已达到九十五特斯拉,二期建设完成后,峰值场强将达到一百一十特斯拉。

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。因为有时候激情过度,就容易只关注某一个方面,而忽视了其他方面。”遇到挑战失败时,李亮老师动员大家静下来。

担当精神

2006年,脉冲强磁场设施的建设被纳入国家的重大规划。2007年,李亮回到母校华科大主持脉冲强磁场设施的建设,参与预研和论证。

“回国便担当这么大的重任,深感荣幸。”李亮在国外一直围绕着脉冲强磁场在做研究,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。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,而且效率也比较低。只有自己建设脉冲强磁场装置,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,也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,经常会在磁体的两端出现损坏的情况,李老师采用一种细微技巧轻松解决,当时并没有去申请专利,而是把技巧告诉了相关人员,很快使问题得到解决。

有人问李老师当时为什么没写专利呢?“有些东西不一定非要写专利,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两千多项科学研究,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。

在李亮教授的办公室,办公桌上经常放着画满各种图纸,中心人员随时可以进屋讨论。李亮告诉记者,目前,他们已经研发出一种新导体材料,性能已经与国外的最高水平相当,即将投入使用。

(长江日报记者杨佳峰 通讯员高翔 左盈)

【编辑:陈麒麟】

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