强力磁铁通常体积庞大、能耗极高，现在，科学家研制出尺寸小到能握在手掌中的小磁铁，其磁场强度首次可与全球顶尖强力磁铁相匹敌。相关论文近日发表于《科学进展》。

小磁铁也能拥有超强威力。图片来源：ResonX /Jasmin Schoenzart

强磁体在科技领域应用广泛，涵盖磁共振成像（MRI）、粒子加速器及核聚变研究等诸多领域。其中性能最强的磁体由超导材料制成——这类材料导电效率近乎完美。

但能产生强大磁场的超导磁铁通常体积庞大。瑞士苏黎世联邦理工学院的Alexander Barnes表示，小型超导磁铁通常和《星球大战》里的机器人R2-D2差不多大，最大的则堪比两层楼。

Barnes团队已研制出一款直径仅3.1毫米的超导磁铁，磁场强度可与上述大型磁铁相媲美。他们将一种名为REBCO的薄金属带缠绕成圈的方式制造出这种磁体。该材料在极低温下具备超导特性，线圈通电后即可产生磁场。

Barnes介绍，团队从一家商业公司采购REBCO带材后，先后制作并测试了150多种方案，最终找到最优设计。“我们的思路是践行‘频繁试错、快速迭代’的研发策略。”

他们最终确定的设计采用2个或4个饼状REBCO线圈，分别可产生38特斯拉与42特斯拉的磁场。相比之下，普通冰箱贴磁场强度不足0.01特斯拉；目前全球稳态磁场最强的两台磁铁约为45特斯拉，重达数吨，耗电最高达30兆瓦。而Barnes团队的磁铁比手掌还小，功耗不足1瓦。

Barnes表示，他们的最终目标是将该磁铁用于核磁共振（NMR）技术——一种利用磁场来揭示诸如药物和工业生产所需的催化剂等分子结构的实验性技术。在他看来，NMR技术一直受限于磁铁体积大、成本高的问题，研究团队希望让更多化学家能用上这项技术。目前团队已开始在NMR设备中测试这款微型磁铁。

英国伦敦国王学院的Mark Ainslie评价：“传统上，产生40特斯拉以上的磁场需要庞大且昂贵的装置，而用超导带材在如此紧凑的器件中实现同等场强，意义重大。这意味着，超高场强磁铁有望在不久后普及到更多实验室。”

但他也指出，该磁铁想要广泛应用仍有很多问题需要解决，如磁场均匀性的优化，以及线圈电磁行为的调控与管理等。

相关论文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.adz5826