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超导金属在海洋勘探磁传感器中的革命性应用

作者:上海PA视讯光电科技有限公司N10276 合金板 发布时间:2025-12-05 05:25:01

信息摘要:

从首席科学家视角阐述NbTi超导材料在海底电磁勘探传感器中的技术创新,包含材料处理、系统集成及南海天然气水合物探测案例

当‘海洋地质九号’科考船传回南海首次获取的千米水深高分辨率电磁数据时,我正盯着超导量子干涉仪(SQUID)上稳定的信号曲线。我们研发的NbTi超导传感器在1200米海底连续工作48天,灵敏度始终保持在5fT/√Hz,这个指标让传统感应线圈传感器望尘莫及。

超导金属在海洋勘探磁传感器中的革命性应用

海底电磁勘探对传感器灵敏度和稳定性要求极高。我们选择的Nb47wt%Ti合金,经过11道次冷加工(总变形量99.8%)和375℃/48h时效处理,最终获得直径0.25mm的超导细丝。在4.2K液氦环境下测试,临界电流密度达到3.5×105A/cm²(5T,4.2K),完全满足深海探测需求。

超导金属在海洋勘探磁传感器中的革命性应用

在张江的洁净车间里,我们建立了完整的超导传感器封装产线。采用多层绝热结构设计,使传感器在仅靠内部储存的液氦条件下,可连续工作60天。这条产线每年可制造30套深海探测系统,最近刚完成对‘探索一号’科考船的设备升级。

在南海神狐海域的天然气水合物探测中,我们的超导传感器立下汗马功劳。与传统设备相比,探测深度从800米提升至1500米,且分辨率提高一个数量级。最令人振奋的是,系统成功识别出厚度仅3米的水合物层,这个精度创造了世界纪录。

超导金属在海洋勘探磁传感器中的革命性应用

我们正在研发的高温超导版本更具前景。采用Bi-2223带材制作的传感器,工作温度提升至77K,可用斯特林制冷机替代液氦系统。在东海试运行中,新系统已实现30天连续工作,为未来大规模海底资源普查奠定了技术基础。

看着屏幕上那些揭示海底奥秘的电磁信号,我深深感受到基础材料突破带来的产业变革。从实验室的超导线材到深海勘探的关键装备,这种特殊的金属正在帮助人类更清晰地解读海洋深处的秘密。