磁場與人類生活和發展緊密相關,在各類電機、磁懸浮列車、磁共振成像儀、粒子加速器、磁約束可控核聚變等裝置中,電磁鐵都是核心部件。磁場越強,效能越大,放眼未來,超導電磁鐵或將以更創新的形式出現在我們生活的角落之中。而這背後,科研工作者正在努力將理想轉化為現實。
11月16日,中國科技青年風采薈活動在浙江溫州成功舉行。活動現場,上海交通大學電氣工程系副教授吳蔚講述了他在研製超導電磁鐵時的故事與感悟。他介紹道,超導電磁鐵因其無阻傳輸高密度電流的特性,可以實現傳統磁鐵難以達成的穩定強磁場,同時更輕、更小、更節能。
2017年初,吳蔚所在的上海交通大學開始推動建設一條基於高溫超導電磁鐵的電動磁浮制式試驗線。2019年初,在中車長春軌道客車股份有限公司(中車長客)的&&下,以及上海市科委、上海超導公司和上海交通大學的支持下,在眾多師長、同事和朋友的幫助下,開始正式建設。“記得在2020年5月,我們把第一台車載高溫超導電磁鐵的原理樣機造出來了,當時覺得挺得意,但現在想來其實是一種在開放目標邊界下比較淺薄的不紮實的滿足感。這樣的感覺就導致我們疏忽大意,在試驗過程中讓輸入電流的引線損毀了,這對我們是非常慘痛的教訓。” 他回憶道。
在21年1月,研製的高溫超導電磁鐵又遇到了磁場發生異常衰減的問題。“記得那天我六神無主,非常絕望,不知道該怎麼辦,只好在實驗室地上鋪上一塊瑜伽墊躺下睡覺,想著先整理好心情再説。”吳蔚回憶道。醒來以後他又重新進入了那種可以屏息凝神、平靜專注的狀態,然後一步一步嘗試摸索到底發生了什麼,逐漸發現這次磁場衰減的現象與傳統理論的預測有很大矛盾,然後就抓住這種矛盾在接下來的幾個月持續探究,最終發現了這種超導電磁鐵在特定條件下磁場異常衰減的新機制,形成了對後續研製工作更為紮實的理論支撐。
到了2021年的最後一天,在中車長客電動磁浮試驗線上,試驗車輛終於實現了基於電動磁浮制式的懸浮運行。吳蔚提到:“車上裝的核心部件就是我們和中車長客共同研製的4台高溫超導電磁鐵,這在國內是第一次,也可以説是國際上第一次。到今天為止這個試驗車輛已經安全運行110多次了。”
在工作中,吳蔚體會到研製超導電磁鐵這樣的複雜工程系統,“需要多學科交叉、多單位多人的長週期合作,並且當前硬體成本還很高。因此需要主動建立結構化思維,摒棄線性思維,處在邊界開放的藍海時不被低垂的成果果實所迷惑、誘惑而停滯不前,在絕望之谷時也能夠挺住不放棄、爬得出來,直到創造出真正紮實的創新理論和技術。這對二三十歲的科技青年考驗很大。” 他分析道。
結合這些感悟,吳蔚建議國家圍繞複雜工程系統研製,進一步健全科技開發通用能力培訓體系,通過舉辦培訓會、在高校建設工程通識課程等方式,幫助科技青年更早掌握通用方法,更早、更好的去釋放自己的創新潛力。他還建議國家圍繞“什麼是科技青年”這一話題,舉辦系列研討與分享會。通過剖析大量榜樣人物的創新價值邏輯與心路歷程,幫助科技青年深度掌握、深度運用創新價值觀,營造珍惜創新、保護知識産權的氛圍,發揮出自己最精華的天賦、聚焦自己最寶貴的專注力,為他人所不能為,創造超乎尋常的價值增量。
在推動高水平科技自立自強的道路上,如吳蔚一樣的科技青年們面向著科技前沿和重大需求,在一次次紮實的實踐中迎來了理論的創新、技術的突破,為國家的發展注入了新的活力!
中國科技青年風采薈活動由中國科協組織人事部和共青團中央統戰部主辦。自啟動以來,活動共吸引了約 3500名來自不同地區、不同領域、不同行業的青年人才參加。300名優秀選手進入“世界科技前沿” “經濟主戰場”“國家重大需求”“人民生命健康”專題活動環節。最終,12 名青年才俊脫穎而出,登上舞臺,交流觀點、碰撞思想、分享心得。