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一块钕玻璃有望实现清洁能源的终极梦想

导读: 2016年9月,在上海张江综合性国家科学中心,超强超短激光实验装置成功实现5.3拍瓦激光脉冲输出。

2016年9月,在上海张江综合性国家科学中心,超强超短激光实验装置成功实现5.3拍瓦激光脉冲输出。超强超短激光是人类已知的最高光强光源,也是助力前沿科技研究的一种工具,在材料科学、高能物理等领域有着重大应用价值。未来,这个大科学装置将不断向激光脉冲峰值功率的世界纪录发起挑战。

中科院上海光机所激光钕玻璃项目团队负责人胡丽丽说,作为关键元器件,钕玻璃也将助力该装置一同冲击世界科技前沿。

钕玻璃有什么神奇之处?上百束微弱的激光,经过一道道钕玻璃之后,能量会放大1万亿倍。最终,它们将汇聚到一点,点燃人造“小太阳”———激光惯性约束聚变装置,有望实现人类源源不断获得清洁能源的终极梦想。

要得到这足以引发氢同位素核聚变的强大激光,就必须研制出能为激光输送能量的钕玻璃,它是大功率激光器的“心脏”,在国防、航空航天、核能等领域都有重要应用。国外对我国在该领域实行技术封锁,要打破这个瓶颈,只有靠自己研发。

2010年,团队迎来了项目攻关压力最大的一年,工程进度要求节点迫近,但还有一个大尺寸钕玻璃成型的技术瓶颈尚未突破。大尺寸钕玻璃连续熔炼成型流量非常小,要像“摊大饼”一样达到半米宽度,玻璃粘度大了摊不开,太小又会出现缺陷,对设备条件要求极其严苛。整个团队做了不下一百次实验,最终才啃下这块“硬骨头”。

这十几年,整个项目团队几乎没有节假日的概念。胡丽丽说,当团队得到第一块合格样品时,当看到完美无瑕的钕玻璃连续不断地从生产线上一整块一整块地切割下来时,大家的心情可以用欣喜若狂来形容。

如今,胡丽丽团队把钕玻璃的生产效率提高了10倍,年产量可达到1200片。然而,要为高功率激光装置提供更好更强大的心脏,这些还远远不够。胡丽丽说,前辈干福熹院士就一直提醒她,钕玻璃技术路线是走不到头的,要想办法发展新的激光材料

就在年轻团队为钕玻璃连续熔炼技术攻坚克难时,团队的两位院士已经在开拓新的方向。姜中宏院士今年已87岁高龄,依旧奔跑在科学前沿,利用相图理论开展激光材料基因组研究,带领年轻人研发新一代激光材料,引领团队向更高、更远的目标迈进。

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