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电磁制造如“隔山打牛”根据长江日报记者报道：“华中科技大学国家脉冲磁场科学中心的电磁制造技术是利用脉冲强磁场与金属构件之间的电磁耦合作用来产生强脉冲电磁力，虽然看不见摸不着，但瞬间爆发，力量很大，而且灵活多变。出人意料的是，产生强磁场所用的电压只有380伏。”
强磁场制造，没有火光四射，摄像头下的加工现场显得很安静。“跟‘隔山打牛’一样，好比有一双看不见的手，对加工部件施加巨大力量。”强磁场中心主任李亮教授解释，之所以用电磁加工制造大型金属构件，就是要解决传统生产工艺高耗材、成型精度差的问题。加工同样厚度的材料，传统金属加工工艺要浪费90%以上的原材料，而电磁制造则只需要过去10%的原材料。
根据李亮介绍：“目前，国家脉冲强磁场科学中心已成功研制出世界上首台电磁压边—工装—成形一体化原型样机，已实现直径1.38米的国内外最大电磁成形件——航天用铝合金壳体件整体成形制造。下月，他们将完成3.35米级火箭燃料储箱箱底的电磁整体成形制造，为我国火箭产业提供变革性技术手段和新质生产力。”
用脉冲强磁场加工大型构件，属于“特种能场制造”。“成形过程中构件速度可超过100米每秒，在几毫秒的时间内即可让构件轻松完成高质量的塑性变形，形成我们需要的形状和性能。”强磁场中心曹全梁教授说，电磁成形制造工艺让有些传统制造工艺望尘莫及。“不仅材料利用率大大提升，加工成本和周期也显著降低。”
国家脉冲磁场科学中心科研成果成果一：脉冲强磁场法孵化出整体充磁装置据中心相关人员介绍，目前：“我们已经制造了一套充、退、补磁一体化装置。”在李亮教授的规划中，“充磁”对应永磁电机的制造，“补磁”对应永磁电机的运维，“退磁”对应永磁电机的回收利用和再制造。
2023年9月29日，在中车永济电机有限公司风力发电机生产现场，高1米的永磁风力发电机转子被放置在旋转台上，一旁由充磁电源、充磁线圈和推进系统组成的充磁装置“身躯”同样庞大——长5米、宽4米、高3米。
随着电闸合拢，强大的电流发出“吱吱”声，瞬间便完成一个磁极的充磁。1小时后，这座20兆瓦全球最大单机功率风力发电机转子所有磁极完成充磁。“就像给轮胎充气一样。”一旁的李亮教授很是兴奋，“这不仅能大幅提高生产效率和生产安全性，也降低了生产成本。”
目前，整体充退磁技术已在湘潭电机有限公司、中车永济电机有限公司等多家单位成功应用，还可广泛应用于高铁驱动电机、电动汽车、磁悬浮列车、永磁核磁共振成像仪、飞轮储能电机、轮船驱动电机以及航空航天高速电机上，产业前景巨大。
成果二：实现可控的爆炸焊在电磁制造实验室，一段钢管和一段铝管放置在焊接装备上，轻启按钮，眨眼工夫便紧紧粘在一起，再也分不开。“钢和铝属于异质材料，物理和化学属性不一样，熔点也不一样，传统焊接工艺无法让二者成为一体。”曹全梁解释，电磁焊接是在脉冲强磁场作用下，利用瞬时脉冲电磁力对金属构件进行高速冲击焊，是一种高能率、高速率的特种加工方法。“类似于爆炸焊，但又不是真的爆炸，是完全可控的。”
曹全梁手持钢铝焊接体告诉记者，经验证，焊缝强度超过铝/钢母材强度。目前，电磁焊接技术已在多类板件焊接中得到验证，未来完全可以实现规模化应用。“因为强磁场中心在高场磁体、精准时序控制等方面实现了全链条创新，已完成全球最大直径的异种金属管件焊接，相关技术路径已经打通了。”
成果三：磁控软体机器人“可诊可疗”相比于充磁装置的庞大身躯，强磁场中心孵化出的磁控软体机器人也在不断迭代。2024年2月29日，《自然·通讯》在线发表了李亮、曹全梁教授最新成果——新型磁控胶囊机器人最小尺寸仅5.8毫米×13毫米。
据悉，现有磁控胶囊机器人主要采用内置永磁体的设计模式，普遍存在体积大、载药量低以及医疗功能单一等问题。李亮团队将磁控软体机器人技术引入到胶囊结构设计中，在传统密闭式胶囊本体结构中构造了独特的磁性软体通道，可实现无磁场下的胶囊通道自主关闭和外加磁场下的柔性可控。
李亮表示，磁控胶囊机器人可轻松进入人体，把诊和疗结合起来。例如，磁控胶囊机器人进入人体胃部，发现病灶后可进行投药，目前已在新西兰兔身上实验并获得成功，展现出在胃肠道疾病诊疗中的应用潜力。
5年后，国家脉冲磁场科学中心将升级为全球第一据介绍：截至2024年2月，强磁场中心装置已累计运行85722小时，为北京大学、清华大学、中国科学院物理研究所、哈佛大学、剑桥大学、德国德累斯顿强磁场实验室等130家国内外高校和科研单位提供科研服务1894项，在《自然》《科学》等期刊发表论文1616篇，取得了包括发现第三种规律新型量子振荡等在内的一大批原创成果，先后获2018年湖北省科技进步奖特等奖、2019年国家科技进步奖一等奖。
2023年11月，脉冲强磁场实验装置优化提升项目获国家发展改革委批复，概算总投资20.9651亿元，建设期5年。
李亮表示，脉冲强磁场实验装置优化提升后将全球领先，应用前景更加广阔。例如在磁共振成像上，可将目前的3特斯拉或1.5特斯拉提升至9.5特斯拉，将亚毫米级的显像提升至30微米，提升一个量级，对疾病的早期诊断更为有效，可以推出全新升级版的磁共振成像系统。
目前，全球最高的脉冲强磁场是100.75特斯拉，国家脉冲强磁场科学中心优化升级后将达到110特斯拉。“别小看这9.25特斯拉的优势，这相当于人类跑出9秒8的百米成绩后再提升到9秒，难度可想而知，进步可想而知，超越可想而知。”李亮对5年后的强磁场中心充满期待。
结语曹全梁解释：脉冲强磁场的工作原理是先把能量储存起来，然后瞬间爆发，好比一个手电筒，有电池、电源和开关，强磁场是用电容器存储电能，然后通过“开关”瞬间释放，获得强大的磁场强度。
脉冲强磁场技术的发展对于轻质构件电磁成形制造能力的提升及应用拓展至关重要。目前，强磁场中心已实现94.88特斯拉的最高峰值磁场强度，约是地球磁场强度的200万倍，并创造了64T平顶脉冲磁场世界纪录。
这里面的关键技术是脉冲磁体在高能量冲击载荷下而“不爆”，实现力学稳定性；另一方面，在强电磁工况、极短时间内调控磁场波形，在毫秒级别释放能量，为我所有。“这些都是世界性难题，都被我们攻克了。”
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