近日，國家發(fā)展和改革委員會批復了浙江大學建筑工程學院陳云敏院士牽頭的國家重大基礎設施項目——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）

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

根據《國家發(fā)展改革委關于超重力離心模擬與實驗裝置國家重大科技基礎設施項目可行性研究報告的批復》的內容，CHIEF項目主要建設超重力離心機主機、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)境物質下所受到的力。研究超重力環(huán)境下物質的物理和化學變化過程稱為超重力科學。在地球上實現(xiàn)超重力環(huán)境的方法是通過旋轉產生離心力而模擬實現(xiàn)。雖然超重力技術是通過離心力場的作用而達到模擬超重力環(huán)境的目的，但該技術與利用離心力進行復相分離或密度差異分離有著本質的區(qū)別。該技術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”三種基本科學效應，帶給人們更多角度理解各種物質現(xiàn)象。

（陳云敏院士帶記者參觀浙江大學現(xiàn)有超重力離心機  來源：浙江大學網站）

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雜，光合金元素就10余中，在高溫和高速旋轉產生的離心力作用下，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，這種質量差異進一步形成了結構的差異。

張澤教授說，“我們通常的力學實驗受到的是靜力，你把它拉也好，彎也好，不同元素的‘響應’都差不多，不會因為誰重誰輕會不一樣，而實際高速旋轉起來情況就變了，‘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科實驗平臺

根據浙江大學官網介紹，自1931年美國哥倫比亞大學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競相投入建設超重力試驗裝置。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、應用范圍最廣的綜合多學科實驗平臺。

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

（CHIEF項目選址杭州科技未來城   來源：浙江大學網站）

陳云敏教授表示，設施建成以后，大部分是時數(shù)將用于基礎研究用戶，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厄巴納—香檳小區(qū)的高鐵路基移動荷載效應研究，其余用于浙江大學個學科用戶。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，并創(chuàng)建多學科科普平臺，面向社會公眾開放和提供技術培訓。