據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計,2015年中國有280多萬人死于癌癥,平均每天7500人,中國的癌癥人數(shù)及癌癥相關(guān)死亡人數(shù)每年都在以令人吃驚的速度上升,其中質(zhì)子重離子加速器對癌癥的治療是目前國際上最先進(jìn)和有效的。但是質(zhì)子重離子加速器受制造工藝和材料的制約,一直無法量產(chǎn),使它無法發(fā)揮最優(yōu)作用,而現(xiàn)在一種由我國科研團(tuán)隊自主研發(fā)的超級軟磁材料有望改變這個局面,幫助加速器規(guī)?;a(chǎn)。據(jù)科研團(tuán)隊介紹,這種新材料是團(tuán)隊本著改變中國制造業(yè)難點痛點,讓制造更容易的理念而研發(fā),因此命名為“易造”。
“易造”新材料于8月30日在上海舉辦全球首發(fā)儀式,其已投入產(chǎn)品應(yīng)用,其中加速器磁塊是“易造”材料應(yīng)用的一大領(lǐng)域。據(jù)介紹,易造材料屬性中包含多種晶態(tài),但是又區(qū)別于傳統(tǒng)非晶材料,“非晶材料從80年代開始成為國內(nèi)外材料科學(xué)界的研究開發(fā)重點,而制造傳統(tǒng)非晶材料一般使用水淬法、粉末冶金法等,‘易造’跟傳統(tǒng)非晶的形成過程有點不同,易造更接近黑科技。”易造首席研究員黃老師如是說。
質(zhì)子重離子加速器與傳統(tǒng)放療同為射線治療腫瘤,它們最大不同在于,傳統(tǒng)放療高能X射線穿越人體時,沿途會不斷釋放大量能量,腫瘤前后的正常組織都不必要地接受了相當(dāng)劑量的照射,對正常組織造成傷害。而加速器的帶電粒子束射線進(jìn)入人體后,高速運動的高能粒子,在到達(dá)病灶前僅會釋放較少能量,直至到達(dá)病灶位置時才會徹底釋放能量,幾乎不傷及腫瘤周邊的正常組織。
從上世紀(jì)90年代開始,全球都開始投入質(zhì)子重離子加速器的研發(fā)應(yīng)用,但是目前為止,全球一共也只有67臺加速器。制造工藝繁瑣、體積龐大、無法規(guī)?;a(chǎn),一直是制約質(zhì)子重離子加速器發(fā)展的三大因素。例如我國中科院蘭州近代物理研究所科研用的加速器磁塊重達(dá)7000噸,體積3層樓高,而一般醫(yī)療用的加速器磁塊也達(dá)到上千噸。由于原材料制造的精度問題,加速器的工藝流程非常長,無法批量化生產(chǎn)。
黃老師表示,傳統(tǒng)的加速器磁塊都是用硅鋼片疊片的方式制造的,每一塊磁塊的制造都會面臨穩(wěn)定性和精度的考驗,零部件生產(chǎn)沒辦法達(dá)到高精度一致性,需要慢慢的修正,所以工藝流程非常長。而“易造”是高端粉末狀材料,只需要標(biāo)準(zhǔn)化模具,然后壓制,就可以做到高精度一致性,大大縮短了生產(chǎn)周期,從而實現(xiàn)磁塊的規(guī)?;a(chǎn),填補(bǔ)原本沒辦法高精度批量化生產(chǎn)的缺陷。并且因為是粉材壓制,磁塊密度會更高,體積上就會相應(yīng)縮小,原來一個質(zhì)子重離子加速器需要上千噸的磁塊,需要三千多平米的空間放置它,現(xiàn)在只需要幾百噸磁塊,可能只需要三百多平方米就行了。另外,易造本身就是優(yōu)質(zhì)的磁性材料,性能比傳統(tǒng)硅鋼片高很多,應(yīng)用在磁塊上加速器的性能會更優(yōu)越。
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