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生活中有很多需要用上低温制冷技术的场景,比如用冰箱冷冻食品,延长食品的保质期,还有空调制冷以达到降温的目的。这些制冷技术通过压缩机就能实现,而且温度最低仅达到零下几度。 可是一项被欧洲封锁20年
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生活中有很多需要用上低温制冷技术的场景,比如用冰箱冷冻食品,延长食品的保质期,还有空调制冷以达到降温的目的。这些制冷技术通过压缩机就能实现,而且温度最低仅达到零下几度。
可是一项被欧洲封锁20年的技术,却可以达到-253 ℃到-271 ℃的制冷范围。可经过我国多年的研发,最终打破了西方国家的垄断。这是怎样的核心技术呢?我国又是如何打破垄断的?
很多人用绝对零度来形容冷的极致,但实际上想要达到绝对零度非常困难,甚至被很多人视作不可能的挑战。人类可以将温度提升到几千,几万或者上亿摄氏度,可是在低温领域,却难以突破绝对零度273.15 ℃的界限。
如果到了绝对零度,会发生什么变化呢?答案是会使所有分子停止运动。事实上,绝对零度很多时候只存在于概念上,人类经过几十年的发展,也只是无限接近于绝对零度。
可即便如此,依然能通过这类的温度实现很多重大科研突破。比如在超低温的环境下,可以稳固量子计算机的量子态,推动量子计算领域的发展。还有在火箭推动时也能使用超低温制冷技术将氢气液化,为火箭助推提供动力保障。
这些都是超低温技术带来的实际意义,可关键在于,欧洲将超低温技术封锁了20年。在20年前,欧洲国家就掌握了-253 ℃到-271 ℃的超低温制冷技术。
在这个温度范围内,欧洲国家可以制造大量的液态氢。虽然我国在航天领域取得了世界领先的成绩,可很长一段时间都需要从国外进口液态氢,用于火箭助推。
这项技术被欧洲封锁,在零下253度领域,基本上可以应对各种极端的物理实验测试,还能改变许多物质的形态,作用于各类场景。虽然距离绝对零度还有很大的差距,但迈入这一步人类用了几十年。
作为发展科研项目的重要低温制冷技术,如果不能实现突破,那么在量子计算,航天航空等领域都会受到国外的限制。为了摆脱对国外依赖,必须打破垄断。
终于在2015年,中科院突破了被欧洲封锁20年的技术,大型低温制冷设备研发项目取得成功,项目实现了-253 ℃的超低温。和欧洲一样,都突破了20K的温度难题。
但是还没有结束,中科院再次立下大功,今年7月份中科院物理研究所进一步完成了超低温制冷技术的破冰,其自主研发的无液氦稀释制冷机达到了零下273.1391度低温。相比于理想中的绝对零度,仅高出0.01度。
也就是说,中国已经掌握了甚至快要达到绝对零度的制冷技术,无液氦稀释制冷机的突破凝聚了中国几十年以来的科研成果,其制冷技术和性能表现在国际范围内都是处于领先的水准,是中国目前掌握最先进的高端制冷设备仪器。
生活中最多只会用上零下几度,当低于0度以下的时候水就会开始结冰了,人如果长期处于0度以下的环境,如果没有添加衣物,结果会和水一样。
这类的温度被常用于冰箱制冷速冻,如果是空调最低温度一般处在16度。所以有人感到好奇,人类花费十几年时间去攻克低温技术,甚至追求绝对零度真的有意义吗?其实是有的。
包括在材料科学研究,粒子物理和凝聚态物理等领域,都会用上无液氦稀释制冷机,还有量子计算领域的研究,有了无液氦稀释制冷机可以帮助人类更好的解决复杂难题。
这些实际意义都不是仅日常使用可以衡量的,零下几百度的确在生活中用不到,可它却能够帮助人类实现长远的科技进步,科研创新。中科院打破国外垄断,无液氦稀释制冷机作为重大创新成果,在2021中关村论坛上面向全球发布。
超低温制冷技术在全球都备受关注,欧美国家靠着这项技术长期占据各类科技领域的领先地位。但国产科技也开启了持续的破冰之路,从2015年突破-253 ℃的大型低温制冷设备以来,到如今分别攻克了-269℃,-271℃以及-273.1391℃的超低温制冷设备。
我国中科院靠着源源不断的人才投入,前仆后继终于打破了国外的技术垄断。并且实现了自给自足,摆脱在相应超低温领域的对外依赖。
不过国产科技的破冰之路还没有走到终点,绝对零度是一个相对空白的领域,想要真正达到绝对零度,中国科学家仍需前行。但相信迟早有一天,中国一定能突破极限,彻底打破技术壁垒。
我国已经量子计算领域取得重大进展,中国科学家院士潘建伟带领团队研制出量子计算机原型九章。如果将来配合国产大型超低温制冷设备一起运行,稳定量子计算的量子态,相信国产科技的高度会再创辉煌,期待这一天能早日到来。
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