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中国散裂中子源 松湖宣供图 |
羊城晚报记者 余晓玲 通讯员 松湖宣 位于东莞松山湖的中国散裂中子源是首个落地粤港澳大湾区的国家重大科技基础设施，也是我国首台、世界第四台脉冲式散裂中子源。记者了解到,截至目前，中国散裂中子源的累计注册用户达7117户，其中1/4来自粤港澳大湾区，已完成1700多项用户实验课题，在航空航天、高铁船舶、新能源、磁性量子材料、高性能合金、高分子、信息材料等重点领域，取得了一批重要科学成果 为锂电池性能改进奠定基础 据悉，普通企业也能使用这一“国之重器”，通过散裂中子源这一“超级显微镜”，来检测产品的内部结构和关键材料的物理化学反应。 随着新能源车的普及，锂电池作为新能源产业的核心部件，性能与安全性备受关注。然而，如何高效且无损地检测锂电池内部结构及其关键材料的物理化学反应，成为行业共同面临的挑战。中子，这一微小而充满力量的粒子，以其独特的穿透能力，为解决这一难题提供了新的思路。 用中国科学院院士、中国散裂中子源工程总指挥陈和生的话说，散裂中子源就像一种“超级显微镜”，通过高能粒子撞击重金属靶体，“散裂”出大量中子，再利用中子作为“探针”，研究物质材料的内部微观结构和运动。 依托中国散裂中子源，在新能源汽车领域，人们首次发现了电池在充放电过程中碳锂化合物的一种不均匀现象，为锂电池的性能改进和提升奠定了基础。 ERNI为新能源企业“把脉” “在新能源产业快速发展的背景下，特别是粤港澳大湾区，中国散裂中子源凭借精确且高效的无损检测技术，在锂电池研究方面展现出极高的应用价值。”中国科学院高能物理研究所研究员李晓表示。 去年1月，位于东莞松山湖科学城的中国散裂中子源能量分辨中子成像谱仪（ERNI）成功出束，标志着我国拥有了首台集高分辨成像与衍射功能于一体的中子成像谱仪。ERNI不仅具有深穿透、轻元素灵敏等独特的优势，还能与X射线成像互补，共同为科研和工业生产提供更为全面、精准的检测手段。 针对电动汽车电池体积庞大且内部电化学反应不均匀的特点，ERNI能够精确测量电池在不同电化学反应阶段、不同循环寿命周期及不同服役工况下的反应机理和不均匀反应程度，为企业提供关键的数据支持，助力电池设计优化和性能提升。 中国散裂中子源助理研究员杨陆峰表示，目前，中国散裂中子源已经与全国多家电池类企业建立了合作关系，在电动汽车锂电池等产业电池的基础研究方面取得了重要成果。 未来，ERNI将在新能源、新材料、高端装备制造等领域发挥重要作用，同时应用于文化遗产和考古、植物生理学、地质、深海等特色研究领域。 用户迅速增加 1/4来自大湾区 中国散裂中子源以提供机时的方式向中外研究机构和企业开放，一经投入运行，用户便迅速增加，机时供不应求。 “来自高校、科研单位和产业界的用户，以及一些重大的国家项目，对散裂中子源都有非常迫切的需求，很多关键问题只能在散裂中子源上进行研究。”李晓表示，在中国散裂中子源二期项目启动之前，就已经开展了8台合作谱仪的建设，旨在满足用户的迫切需求，目前8台合作谱仪已全部完成建设。 截至目前，中国散裂中子源的累计注册用户达7117人，其中1/4来自粤港澳大湾区，已完成1700多项用户实验课题，在航空航天、高铁船舶、新能源、磁性量子材料、高性能合金、高分子、信息材料等重点领域，取得了一批重要科学成果。 在航空航天领域，大气中子谱仪为飞机适航论证和航空器安全提供研究平台；在交通领域，工程材料衍射谱仪给出了高铁车轮完整的应力数据，对高铁安全性和性能提速具有重要意义；在锂离子电池领域，通过研究汽车锂电池的结构特征和锂离子在充放电循环过程中的输运行为，为锂电池性能提升和新型电池研发提供重要技术支撑。 “我们每年设有两轮对外开放周期，其间，谱仪将面向全球提供开放服务。”杨陆峰介绍，中国散裂中子源与企业达成合作后，由企业提供的样品，中国散裂中子源运用先进谱仪对其进行测试。 双方共同设定科研议题，散裂中子源将及时向企业反馈研究成果，同时也借助产业样品完善科学研究方法，推进基础研究成果向产品级应用转化，惠及更广泛用户。
