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近日，國家發(fā)展和改革委員會批復(fù)了浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院陳云敏院士牽頭的國家重大基礎(chǔ)設(shè)施項目——超重力離心模擬與實驗裝置（CHIEF）。

舉個例子，要想知道100米高大壩的失穩(wěn)性狀，有了這個裝置只需要造一米高的模型，加上100倍的重力加速度的超重力，就能模擬實際的失穩(wěn)效果。

（CHIEF項目效果圖  來源：手機浙江網(wǎng)）

CHIEF項目總投資超過20億，CHIEF建成后將成為全球容量最大、應(yīng)用范圍最廣的綜合超重力多學(xué)科實驗平臺，將填補我國超大容量超重力實驗裝置的空白。

根據(jù)《國家發(fā)展改革委關(guān)于超重力離心模擬與實驗裝置國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項目可行性研究報告的批復(fù)》的內(nèi)容，CHIEF項目主要建設(shè)超重力離心機主機、超重力實驗艙、超重力試驗保障系統(tǒng)及配套土建工程。其中，超重力實驗艙包括邊坡與高壩、巖土地震工程、地質(zhì)過程、材料制備、深海工程、深地工程與環(huán)境等6個超重力實驗艙。

超重力離心科學(xué)價值

所謂超重力指的是比地球重力加速度（9.8m/s2）大得多的環(huán)境物質(zhì)下所受到的力。研究超重力環(huán)境下物質(zhì)的物理和化學(xué)變化過程稱為超重力科學(xué)。在地球上實現(xiàn)超重力環(huán)境的方法是通過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力而模擬實現(xiàn)。雖然超重力技術(shù)是通過離心力場的作用而達到模擬超重力環(huán)境的目的，但該技術(shù)與利用離心力進行復(fù)相分離或密度差異分離有著本質(zhì)的區(qū)別。該技術(shù)核心在于對傳遞過程和微觀混合過程的極大強化。超重力具有“時空壓縮、能量強化、加速相分離”三種基本科學(xué)效應(yīng)，帶給人們更多角度理解各種物質(zhì)現(xiàn)象。

（陳云敏院士帶記者參觀浙江大學(xué)現(xiàn)有超重力離心機  來源：浙江大學(xué)網(wǎng)站）

負責CHIEF新材料艙的張澤教授就舉例介紹，航空發(fā)動機中關(guān)鍵的渦輪葉片，工作溫度實際上是1400度，這對材料的耐力提出了很高的要求。發(fā)動機葉片的材料組分非常復(fù)雜，光合金元素就10余中，在高溫和高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下，原子的擴散也許就會發(fā)生類似“胖子”和“瘦子”跑得快慢不一樣，出現(xiàn)重元素跑得快一點，輕元素跑得慢一點現(xiàn)象，這種質(zhì)量差異進一步形成了結(jié)構(gòu)的差異。

張澤教授說，“我們通常的力學(xué)實驗受到的是靜力，你把它拉也好，彎也好，不同元素的‘響應(yīng)’都差不多，不會因為誰重誰輕會不一樣，而實際高速旋轉(zhuǎn)起來情況就變了，‘胖’的和‘瘦’的就是不一樣，就會受到一個動態(tài)的力，我們通常力學(xué)實驗所做不到，而有了這種超重力離心裝置就可以做這件事情”。

CHIEF將成為世界容量最大綜合多學(xué)科實驗平臺

根據(jù)浙江大學(xué)官網(wǎng)介紹，自1931年美國哥倫比亞大學(xué)率先建成超重力離心機以來，世界上許多發(fā)達國家和高水平研究機構(gòu)競相投入建設(shè)超重力試驗裝置。目前世界上容量最大的美國陸軍工程師兵團離心機容量已達1200重力加速度噸，而我國正在運行的超重力離心機最大容量為500重力加速度噸。“超重力離心模擬與實驗裝置”建成后，離心機容量超過1500加速度噸，最大離心速度達1500倍重力加速度，最大負載超過30噸，將成為世界容量最大、應(yīng)用范圍最廣的綜合多學(xué)科實驗平臺。

《國家發(fā)展改革委關(guān)于超重力離心模擬與實驗裝置國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項目可行性研究報告的批復(fù)》的內(nèi)容也給出了CHIEF建設(shè)地點位于杭州市余杭區(qū)未來科技城，建筑面積34560平方米，建設(shè)周期5年。項目建成后將為重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、深地深海資源開發(fā)、高性能材料研發(fā)等提供基礎(chǔ)條件支撐。

（CHIEF項目選址杭州科技未來城   來源：浙江大學(xué)網(wǎng)站）

陳云敏教授表示，設(shè)施建成以后，大部分是時數(shù)將用于基礎(chǔ)研究用戶，部分用于企業(yè)用戶，少數(shù)用于國際用戶，如美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納—香檳小區(qū)的高鐵路基移動荷載效應(yīng)研究，其余用于浙江大學(xué)個學(xué)科用戶。項目還將看展國際平行試驗，發(fā)布重力基準試驗，共享超大工程超重力實驗數(shù)據(jù)，并創(chuàng)建多學(xué)科科普平臺，面向社會公眾開放和提供技術(shù)培訓(xùn)。