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为“国之重器”装上“中国内核”
■文/胡月
的需求越来越大，指标要求越来越高，
仅在《国家重大科技基础设施建设中
长期规划（2012-2030年）》确定的16
个重大专项中就有8项需要核心低温
设备。
大型深低温制冷系统特指制冷温度
20K及以下，制冷功率数百至数万瓦以
上的大型低温制冷装置，是火箭燃料、
氢能、可控核聚变、大型高能粒子加速
器、高超声速风洞，以及高端医学影像
设备、芯片制造、量子计算等国家安全、
未来能源、基础科研和高技术产业等必
不可少的战略性高技术装备，是未来国 际竞争中至关重要的技术高地。可以说，如果没有大型低温制冷系统，这些‘‘国之重器”就会陷入“缺芯少魂”的窘境。
长期以来，大型低温制冷设备及相 关技术一直被西方发达国家垄断，中高 端设备对我国禁运，一般设备也受到诸 多限制，需要特别审批监管，随时可能 被卡脖子。在国际形势瞬息万变的今天，缺少大型低温制冷系统核心技术是我国 面临的重大隐患。
作为在低温领域辛勤耕耘数十年的 权威学者，中国科学院理化技术研究所 李青研宄员深感我国大型低
温制冷系统 受制于人问题的严重性。他急国家之所 急，在各方面条件极端匮乏的情况下，瞄准国家需求，准差距，无怨无悔，带领团队从科学理论、关键技术、核心 工艺、系统集成、产业链等方面进行全 面系统的规划与部署，进行了艰辛的探索与扎实的实践，并初展成效。在此基
础上，先后承担中国科学院重要方向性
项目和两个国家重大科研装备专项，作
为首席科学家带领团队进行了艰苦卓绝
的努力，取得了国产大型低温制冷技术
的一个个重大飞跃。在此期间，还培养
了一大批中、青年科研骨干，推动了国
内相关基础产业的升级，逐渐培育了能
够满足科研和生产需求的合格供应商，
建立了具有自主知识产权的大型低温制
冷技术体系，并努力推动国家低温产业
创新，成立了行业领军的中科富海低温
技术公司，打破了科研成果难以转化成
为生产力的窘境，实现了大型低温制冷
技术、人才和产业链条的全面突破，幵
创了我国大型低温制冷技术研究和装备
制造的全新局面，为满足国家重大需求
做出了突出贡献。
光辉业绩的背后，是难以想象的艰
辛。大型低温制冷系统是集低温透平膨
胀机、低温压缩机、大流量高效低温气
体纯化、低温高速轴承、低温高速电
机、低温负压换热、低温材料、低温精
密测量、大型复杂低温系统集成调控与
运行维护等众多核心技术于一体的多学
科高度融合的复杂技术体系，需要极其
深厚的研究积累和长期多样的实际应用
经验。
李青研究员回国前在德国自由大学
师从国际低温学会主席G.Klipping教授
从事液氢洁净能源在汽车、航空等领域
的应用研究工作，研宄成果突出，曾作
为德国氢能和低温领域的唯一硬件展品
参加1998年“汉诺威国际工业展”和“柏
林国际航空航天展”。彼时李青研宄员
己具有•定的国际声誉，美国喷气推进
实验室（JPL)和众多工业巨头纷纷邀
请他加入。一面是世界顶级的科研平台
和近百倍于国内的待遇，一面是几乎全
新的领域和国内薄弱的研宂基础，李青
2021年第3期》中国高新科技
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研宂员不计个人得失，只为为国分忧，毅然回国，迎难而上开始了大型低温制 冷系统研究。
我国在此研究领域积累较少，相关 工业基础薄弱，这既要攻克大型低温制 冷系统的理论和设计，也需要培养国内 相应的承制单位，提高制造工艺水平，解决高端材料的提升与替代和对研制完 成的设备或零件进行检测的方法、标准、实验平台等问题，这不仅是对李青研宂 员及其团队的考验，也是对中国相关高 端材料、精密制造、低温计量、测量控
制、质量标准体系等领域的重大考验。
“十二五”期间，李青研宄员深入 调研分析了我国大科学装置与经济发展 对大型深低温制冷系统的需求、国际 大型低温制冷技术及工程应用的发展历 程以及我国相关工业领域水平和产业现 状，确定了大型低温制冷系统研究发展 的战略与策略，即研究工作要针对国家 重大需求，既要有学术水平，又要能解 决实际问题；既要培养锻炼研究团队，还要引领行业创新和产业链的形成与提 升。他申请并获批首批国家重大科研装 备专项“大型低温制冷设备研制”项目，作为首席科学家带领团队进行研宄工作。但是，国内从未进行过大型低温制 冷系统相关设备的设计和制造，研制初 期国内厂家生产的压缩机、气体净化器 等关键设备无法达到系统研制所需的低 温、高效隔热和大流量超高精度气体纯 化等要求，其性能比需求差数百倍。没 有条件就创造条件，李青研究员带领团 队多次进行方案论证，到全国各地实地 考察，遴选具有潜力的工厂，共同攻克 技术难关，帮助这些工厂提升技术水平，培养出一批能够满足研究需求
的合格供 应商，逐步建立起支撑我国大型低温制 冷技术研宄和装备研制的产业链，促成 了行业的技术创新与升级。在四年多的 时间里，李青研究员带领团队攻克了超
大型低温制冷系统验收现场
长寿命超高效率大流量超高精度气体精
滤、低温电机、低温压缩机、低温膨胀机、
超低漏率大型低温换热器、大型低温制
冷设备集成、大型低温系统自动化运行
等众多核心关键技术，形成了具有自主
知识产权的核心技术及工艺包。功夫不
负有心人，2012年10月我国第一台自
主研制的液氢温区制冷机试验成功，制
国产汽车之家冷量达到2kW@20K，并实现了一个月
的现场无人值守连续平稳运行，受到众
多用户的强烈关注和高度信任。中国航
天科技集团公司北京宇航系统工程研宄
所、中国科学院兰州近代物理研究所、
中国科学院高能物理研宂所等国内航天
系统和大科学装置牵头单位迅速与中国
科学院理化技术研究所签署了大型低温
制冷系统应用战略合作协议，以满足我
国航天和大科学工程等相关科研领域的
迫切需求。2015年4月研制成功国内首
套液氢温区万瓦级大型低温制冷系统，
实现了 10kW@20K的既定目标，并通
过了国家专项的验收。多名院士专家一
致认为，该成果打破了发达国家对液氢
温区大型低温制冷技术的垄断，培养锻
炼了我国集研究幵发、集成制造、工程
应用于一体的大型低温技术与工程应用
团队。多家主流媒体对“大型低温制冷
系统取得突破”进行了报道。“大型低
温制冷设备研制”项目实现了我国在液
氢温区10kW制冷量大型低温设备零的
突破，性能达到国际先进水平，建成了
国内大型低温制冷设备的研制基地，打
破了国际对中国大型低温制冷机系统的
技术封锁，初步满足未来大科学工程、
新一代大运载火箭等国家战略高技术发
展的需要，荣获中国科学院十二五“优
秀重大突破”奖。
李青研究员深知我国大型低温制冷
系统研制和应用仍然任重道远。他带领
研究团队对加速器驱动洁净能源系统、
强流重离子加速器装置、磁约束可控核
聚变等国家重大工程对大型低温制冷系
统的需求进行了深入调研，这些“国之
重器”对国外大型低温制冷系统的依赖
让他深感忧虑。为给“国之重器”装上
“中国内核”，李青研究员带领团队认
真论证、周密规划，建议并获批国家重
大科研装备专项“液氦到超流氦温区大
型低温制冷系统研制”项目，继续领衔
首席科学家，带领团队向更低温区、更
大制冷量、更高效率的大型低温制冷系
统发起了新的冲锋。作为首席科学家，
李青不仅在战略上对项目的理论依据、
研究方向、技术路线和重要节点做出规
6•中㈤高新科技2021年第3
期
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划，而且在实施过程中主导关键技术和 设备的研制，特别是在遇到技术难关时， 总是带头冲锋陷阵、亲自动手、攻坚克 难、突破瓶颈。
李青研究员坚守科研一线，长期高 负荷工作，2017年5月，在工作现场 出现眼睛视物异样，但仍然坚持完成工 作才去医院，医生发现脑部血管病变而 且发展很快，要求立即全休，但李 青研究员直到住院手术前一天还在向中 国科学院汇报国家专项研宂工作。术后 住院期间他还坚持到70公里外的中国 科学院大学雁栖湖校区授课，撰写推动 低温基地发展的建议书。出院第二天便 将氧气瓶搬进办公室，忍受脑部病变及 手术带来的头痛、眼睛复视、行动受阻 等诸多困难，继续投入紧张的专项研制 工作中。
李青研究员为了工作几乎不顾一 切，深深鼓舞了团队的每一个成员。 终于在2017年研制成功首台全国产化 的250瓦液氦温区制冷系统，标志着我 国液氦温区大型制冷系统设计、制造、 集成和运行技术水平的全面提升，也培 养出一批行业高端设备制造支撑企业， 打通了从技术到产品的完整链条。2019
量制冷系统获得成功。近期，温度更低 的超流氦温区大型低温制冷系统也实验 成功，稳健实现既定目标，极大提升了 我国大型低温制冷技术研宄和装备研制 水平。
李青研究员及其团队将提升国家低 温设备产业水平作为重要目标，一面攻 克技术难关，…面积极推动科研成果产 业化。除任首席科学家外，李青研究员 还任项目总质量师，抱着对国家负责， 对项目负责，对科学负责的态度，严格 把控，确保研制成果不流于形式，实实 在在地形成工艺包，研究成果可直接转 化。依托两期国家重大科研装备研制专 项形成的核心技术和高度成熟的工艺 包，受到社会资本的高度关注，通过单 位的穿针引线与科研团队共同创立了高 新技术成果产业化企业一一北京中科富 海低温科技有限公司，开辟了我国大型 低温制冷装备总体集成和应用的产业之 路，开启我国大型低温制冷设备产业发 展的新篇章。中科富海公司作为科研成 果转化的优秀典型荣获中科院北京分院 “科技成果转化特等奖”。2017年底， 依托全国产化250W @4.5K 低温制冷机 的研制成果，研究团队支撑中科富海成
大型低温制冷机，实现了我国大型低温 制冷系统从受国际禁运到供应国际市场 的巨大跨越，在国际低温舞台成为可与 瑞、法一争高下的“第三极”。
李青研究员从国家能源战略出发， 放眼未来清洁能源需求，早在2000年 就开始布局氢能源相关低温技术研究， 并建立了“交变流动传热与氢能源”研 宄组，在中国科学院理化技术研究所超 前开辟了氢能源这一新的研究方向，在 负责国家863氢能研究和欧盟“框架六” 加氢站项目中，实现了液氢能源系统的 集成与关键技术的突破，在低温储存、 低温输送等领域取得了丰硕成果，率先 推进液氢国家能源体系方案，奠定了中 国科学院理化技术研宂所在氢燃料高效 储存、安全运输、便捷加注、高效利用 等方面的
重要地位。近10年大型低温 制冷及氢液化系统研制取得重大突破， 形成国内唯一具有全套自主化技术的专 业产业化公司，正是李青研究员为解决 国家氢能源基础设施体系中我国缺“芯” 和卡脖子技术问题结出的硕果，将为国 家未来的清洁氢能源发挥重要作用。
李青研究员十分重视团队建设和对 青年研究人员的培养，鼓励青年科研人 员勇挑重担，推动青年科学家担任方向 负责人，在研制实践中带领出了一支有 传承、有创新、有能力、有担当的人才 队伍，许多学生已成为中国科学院理化 技术研宂所内外、各行各业的中坚力量。
李青没有满足目前的成就，当问到 他对我国彳氏温事业的未来有什么设想 时，他信心满满地说，过去我们对国际 巨头是望其项背，现在到并驾齐驱，未 来我们的低温装备必将实现超越，为国 家提供最优秀的低温装备，决不让“国
之重器”的发展出现短板。
年，功率更大的液氦温区2500瓦制冷功出口韩国核聚变研究所200W @4.5K
李青与导师_国际低温学会主席Klipping 教授及夫人2021年第3期•中国卨新科技
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