習近平總書記指出，“科技創新是發展新質生產力的焦點要素”“要在以科技創新引領產業創新方面下更年夜工夫”。
發展新質生產力，必須以科技創新引領產業創新，及時將科技創新結果應用到具體產業和產業鏈上。近年來，科研機構、高級院校和企業不斷加強科技創新和產業創新深度融會，加速科技結果轉化應用，越來越多創新鏈上的“好技術”變成產業鏈上的“年夜應用”，實現科技創新與產業創新的同頻共振。
本日起，科技版發布“以科技創新引領產業創新”系列報道，通過記者在科研、生產一線的觀察，帶您感觸感染創新鏈產業鏈融會發展的強勁脈動和科技創新引領產業創新所釋放的彭湃動能。
——編者
創造一個超年夜深冷“冰箱”，供給20K（開爾文，20K即零下253攝氏度）以下甚至2K（零下271攝氏度）的超低溫環境，并保證百瓦級到萬瓦級連續穩定任務——年夜型低溫制冷裝備憑借這一才能，被稱作“超級低溫工廠”。
科學上把20K稱為液氫溫區，2K為超流氦溫區。液氫至超流氦溫區的年夜型制冷裝備，在航天工程、氫動力儲運、氦資源開發和許包養網多年夜科學裝置運轉中發揮著主要的支撐感化。長期以來，國內用的年夜型低溫制冷裝備幾乎所有的依賴進口。
中國科學院理化技術研討所（以下簡稱“中國科學院理化所”）科研團隊經過10多年持續攻關，霸佔一系列關鍵焦點技術，研制出20K到2K、百瓦到千瓦級（kW）的系列化年夜型低溫制冷裝備，讓“超級低溫工廠”實現了中國造，構成了從技術研發、工程示范到產業應用的完包養網整鏈條。
啃下自立研制年夜型低溫制冷裝備這塊“硬骨頭”
“年夜型低溫制冷裝備不在‘臺前’，但許多主要任務離不開它。”終年從事低溫設備研討，中國科學院理化所研討員胡忠軍對此體會深入。
來到中國科學院文獻情報中間年夜樓，站在北京正負電子對撞機介紹展板前，胡忠軍解釋：“氦氣在零下269攝氏度會成為液體，到零下271攝氏度就變成超流氦。為北京正負電子對撞機這類粒子加快器中高場強超導磁體進行冷卻的，恰是年夜型低溫制冷裝備產生的液氦或許超流氦。”
不只包養是北京正負電子對撞機，上海光源、高能同步輻射光源等年夜科學裝置的運轉也離不開年夜型低溫制冷裝備。
“解決氫的年夜規模儲存與運輸難題，年夜型低溫制冷裝備同樣關鍵。”胡忠軍說，氫氣密度遠小于空氣，在常溫常壓下運輸，體積很是龐年夜。假如用低溫年夜型制冷機將氫氣液化，體積可以減少至約1/800，極年夜下降運輸本錢。
據專家介紹，隨著經濟社會的疾速發展，我國對年夜型低溫技術和裝備的需求日益急切。可是，自立研制年夜型低溫制冷裝備，其難度超越預想。
“拿此中一個關鍵設備透平膨脹機來說，它由氣體軸承支撐，葉輪旋轉時，圓周線速率極快，且軸承之間僅隔著厚度為頭發絲直徑1/5的氣膜。”胡忠軍介紹，怎么設計氣體軸承、若何保證轉子高效穩定運轉，都考驗著科研人員的聰明。
像透平膨脹機這樣的挑戰，在年夜型低溫制冷裝備研制中還有良多。“年夜型低溫制冷裝備與大師常見的空調、冰箱分歧，觸及多級壓力、溫度與制冷級，系統非常復雜。”中國科學院理化所研討員劉立強說。他將攻堅難點歸納綜合為“兩機一箱一集成”，即透平膨脹機、冷壓縮機，冷箱集成技術，以及整個系統的設計、把持和調試。
“再難，也要啃下這塊‘硬骨頭’。”2009年，中國科學院啟動“低溫氦透平制冷機樣機研制”專項，作為項目承接單位，中國科學院理化所牽頭開展年夜型低溫制冷系統焦點部件攻關和樣機系統集成技術研討。他們研制的國內首臺制冷量為“2kW@20K”的氦透平制冷機，經受住了連續運行考驗和測試，由此證明我國具備自立研制年夜型低溫制冷裝備的才能。
從2010年起，該所承擔財政部國家嚴重科研裝備研制專項任務，一場向更先進年夜型低溫制冷裝備發起的沖刺開始了。
摸索出一整套卓有成效的工程化治理形式
從液氫溫區到液氦溫區再到超流氦溫區，溫度每降落1攝氏度或功率每增添一個數量級，相關系統都需求從頭設計，關鍵部件也要升級，研發難度隨之指數級增添。
走進中國科學院理化所低溫工程與系統應用中間，科研人員正盯著軸心軌跡試驗平臺，檢查、記錄高速轉子運行參數。中國科學院理化所研討員彭楠告訴記者，團隊正在研討新一代氣浮軸承，轉子速率無望達到每分鐘30萬轉。
制冷溫度越低，對透平膨脹機轉速的請求就越高。彭楠回憶，為研制高效且穩定的軸承，他和同事夜以繼日地在實驗室埋頭任務，一向持續了一年多。
氦氣螺桿壓縮機是氦氣低溫系統的動力源，決定著低溫系統運行的穩定性。胡忠軍介紹，科研人員年夜膽創新，一遍又一遍探索，最終開發出具有自立知識產權的氦氣螺桿壓縮機。為了在規定時間內完成壓縮機測試等任務，團隊與配套企業一起配合，加班加點，僅用1個月就完成了底本需求3個月的任務。
2010年10月至2014年12月，中國科學院理化所完成了國家財政專項Ⅰ期項目任務，研制出國內首套液氫溫區萬瓦級年夜型低溫制冷系統，實現“10kW@20K”的既定目標。
2015年4月，國家財政專項Ⅱ期“液氦到超流氦溫區年夜型低溫制冷系統研制”項目啟動。5年多晝夜奮戰，科研人員在原有結果基礎上，不僅自立研制出了技術指標為“2500W@4.5K”和“500W@2K”的年夜型氦制冷機，還實現了包含年夜型低溫制冷系統整機設計體系構建及把持技術、系列化氣體軸承氦透平膨脹機技術等在內的技術衝破。在年夜型液氦到超流氦溫區制冷技術上，我國自此跨進國際先進行列。
通過承擔專項任務，中國科學院理化所摸索出一整套卓有成效的工程化治理形式。
攻關觸及領域廣、人員多，若何構成協力？“做好嚴重任務，必須組織好年夜團隊。”中國科學院理化所所長王雪松介紹，他們成立了研討開發、系統集成和工程應用3個課題組，組建低溫工程與系統應用中間，構成了首席科學家領銜、科研骨干和技術支撐人員聯合攻關的創新團隊形式。
項目難度年夜、系統集成復雜，若何確保研制進度？王雪松說，所里采取行政、技術兩條線并行推進形式，行政線抓治理、技術線抓節點，統籌掌握各類任務實施進度。
年夜型低溫制冷裝備研制走到明天，是中國科學院理化所幾代科研任務者接力傳承的結果。劉立強說，從20世紀50年月開始，包含洪朝生院士、周遠院士在內的老一輩科學家，為研討所低溫研討事業打下了扎實的基礎，“沒有後人的任務，就不會有明天的成績。”
聯合研制單位也有不少貢獻。以氦氣螺桿壓縮機研制為例，無錫錫壓壓縮機無限公司總工程師陸龍勝基于豐富的經驗，揣摩出了一套精緻的壓力調節裝置，解決了因吸氣壓力過高惹起的停機難題；冰輪環境技術股份無限公司暫停生產任務、為科研讓路，保證氦氣螺桿壓縮機順利測試……
“沒有強年夜的制造才能和相關單位協同攻關，科學家再好的設法也實現不了。”劉立強說。
構成從技術研發、工程示范到產業應用的完全鏈條
解決年夜型低溫制冷裝備“洽商”問題，單做出樣機不可，還需實現產業化，帶動高低游產業的發展，進而不斷晉陞我國低溫產業自立創新實力。
針對年夜型低溫制冷裝備應用性強、產業需求急切的特點，分歧于以往先實驗室衝破、再中試、再產業化的結果轉化路徑，中國科學院理化地點該裝備研制過程中創造性地摸索出“邊研討、邊應用、邊轉化”的發展形式。
“我們關注的不是低溫或年夜功率的指標能‘刷’到多高，而是考慮能否滿足產業化需求。”劉立強說，產品能不克不及長期穩定包養網運行、本錢若何、后續好欠好維護等，都是科研人員關心的問題。
這種形式下，產出科研結果之日，就是產品下線之時。2016年，中國科學院理化所聯合社會資本配合創立科技結果轉化企業——北京中科富海低溫科技無限公司。
這樣做有何好處？“科研機構長于技術開發，企業長于工程轉化，兩者優勢互補，縮短了結果轉化周期，晉陞了我國低溫產業的程度。”中科富海董事長張彥奇說，年夜型低溫制冷裝備項目標實施，推動我國在該領域構成了從技術研發、工程示范到產業應用的完全鏈條。
在項目配套過程中，高端氦氣螺桿壓縮機、低溫換熱器和低溫閥門等相關制造企業的創新才能顯著晉陞，我國初步構成了效能齊全、分工明確的低溫產業群。
張彥奇介紹，有科學家團隊做技術后盾，中科富海得以堅持戰略定力，堅持高標準做產品。通過產學研一起配合，公司敏捷成長為低溫行業的領軍企業。中科富海初次在國內開發了系列化、多規格成套深冷區年夜型氫氦制冷裝備及液化裝置，讓中國在包養全球低溫年夜型制冷設備制造領域擁有一席之地。
超導加快器、航天器空中試驗、先進光源、聚變實驗堆……明天，越來越多的國家嚴重工程用上了我國自立研制的年夜型低溫制冷裝備。值得一提的是，我國百瓦級氦制冷機和氫液化器還走出國門，在國外年夜科學工程中獲得應用。
低溫制冷技術研討沒有終點。量子科技、氦資源提取以及航天工程的疾速發展，都對年夜型超流氦低溫裝備提出了更高請求。前瞻布局，中國科學院2020年安排萬瓦級液氦溫度年夜型制冷機焦點技術攻關，2021年啟動“年夜型低溫制冷機及提氦工程示范”先導專項。
“國家的需求就是我們盡力的標的目的。中國科學院理化所將接力攻關，繼續打好年夜型低溫制冷裝備攻堅戰，積極搶占低溫科研窪地。”王雪松語氣堅定。