在北京知春路的一座普通辦公樓里，藏著一個(gè)能夠創(chuàng)造“宇宙級(jí)低溫”的辦公室。這里研發(fā)的“超級(jí)冰柜”，能為量子計(jì)算機(jī)、火箭燃料、核聚變裝置提供接近絕對(duì)零度的極端環(huán)境。
從中科院實(shí)驗(yàn)室走出的企業(yè)中科富海，自2016年成立以來(lái)，已完成從技術(shù)追趕到自主創(chuàng)新，成為低溫裝備制造領(lǐng)域當(dāng)之無(wú)愧的“獨(dú)角獸”。
從零到一：中國(guó)超低溫裝備的逆襲之路
可以在-253℃的極寒中持續(xù)工作，甚至能逼近-273℃的極限低溫——這種被稱為“超級(jí)低溫工廠”的大型制冷裝備，不僅需要實(shí)現(xiàn)從百瓦到萬(wàn)瓦級(jí)的穩(wěn)定制冷能力，更要保證在極端環(huán)境下長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。正是這種挑戰(zhàn)物理極限的能力，讓大型超低溫制冷裝備成為支撐前沿科技發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，廣泛應(yīng)用于大科學(xué)裝置、航天發(fā)射、氫能儲(chǔ)運(yùn)、氦資源提取、量子計(jì)算等國(guó)家安全和戰(zhàn)略高技術(shù)領(lǐng)域。
成立于2016年的中科富海，讓“超級(jí)低溫工廠”實(shí)現(xiàn)了中國(guó)造，形成了從技術(shù)研發(fā)、工程示范到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的完整鏈條。
突破的背后，是一段跨越半個(gè)世紀(jì)的接力傳承。從空調(diào)的“普冷”到低溫泵的“深冷”，再到如今的“超低溫”，中國(guó)低溫技術(shù)的每一次躍升，都凝聚著幾代科研人的智慧和汗水。
“從上世紀(jì)50年代開(kāi)始，中科院的老一輩科學(xué)家就為我國(guó)的低溫研究奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。沒(méi)有前人的積累，就不會(huì)有今天的突破。”中科富海董事長(zhǎng)張彥奇言語(yǔ)中充滿敬意。
技術(shù)突破初期的艱難也是超出想象，首臺(tái)10kW@20K大型低溫制冷系統(tǒng)的研制堪稱“從零開(kāi)始”。
“其實(shí)每降低1K，難度都是幾何級(jí)增長(zhǎng)。關(guān)鍵系統(tǒng)都需要重新設(shè)計(jì)，關(guān)鍵部件也要升級(jí)，研發(fā)難度隨之指數(shù)級(jí)增加?！睆垙┢鎸?duì)記者舉例稱，就拿氦液化裝置制冷的關(guān)鍵部件透平膨脹機(jī)來(lái)說(shuō)，它的內(nèi)部系統(tǒng)十分復(fù)雜，轉(zhuǎn)速達(dá)十幾萬(wàn)轉(zhuǎn)/分鐘，但軸承間隙要控制在頭發(fā)絲的十分之一，在超低溫下還要保持穩(wěn)定，“即便能買(mǎi)來(lái)機(jī)器也買(mǎi)不來(lái)技術(shù)，從理論計(jì)算開(kāi)始，到材料設(shè)計(jì)、加工制造、系統(tǒng)控制，最終形成一套完整的控制策略，全要靠自己一點(diǎn)點(diǎn)摸索?！?/p>
“當(dāng)時(shí)在中科院理化所廊坊的中試基地，為了在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成整機(jī)調(diào)試任務(wù)，那時(shí)候的中心主任龔領(lǐng)會(huì)研究員雖然已經(jīng)50多歲，仍然帶著團(tuán)隊(duì)的年輕人，連續(xù)三個(gè)月在車間打地鋪。”張彥奇回憶說(shuō)，設(shè)備開(kāi)機(jī)后，一個(gè)微米級(jí)的泄漏就會(huì)導(dǎo)致整機(jī)停機(jī)，必須24小時(shí)盯著數(shù)據(jù)。
如今，從超導(dǎo)加速器到航天器地面試驗(yàn)，再到先進(jìn)光源、聚變實(shí)驗(yàn)堆，越來(lái)越多的國(guó)家重大工程用上了我國(guó)自主研制的大型低溫制冷裝備?！艾F(xiàn)在，我們整套低溫制冷設(shè)備系統(tǒng)90%以上實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)自主研發(fā)。”張彥奇自豪地說(shuō)，中科富海是國(guó)際上少數(shù)幾家能夠做到-271℃低溫工業(yè)化技術(shù)的企業(yè)，在國(guó)內(nèi)新增低溫項(xiàng)目中，擁有80%以上的市場(chǎng)占有率。
就在今年3月，中科富海聯(lián)合中科院理化所等9家單位，成功建設(shè)首條民用液氫制儲(chǔ)運(yùn)用全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)痉豆こ?，有效解決了氫能大規(guī)模、低成本、長(zhǎng)距離儲(chǔ)運(yùn)瓶頸問(wèn)題，可最大限度滿足在交通、半導(dǎo)體、電池等領(lǐng)域的應(yīng)用。
“兩條腿”走路：創(chuàng)新模式下的快速發(fā)展
不同于以往先實(shí)驗(yàn)室突破、再中試、再產(chǎn)業(yè)化的成果轉(zhuǎn)化路徑，中科富海在裝備研制過(guò)程中探索采用“邊研究、邊轉(zhuǎn)化”的發(fā)展模式。
“針對(duì)大型低溫制冷裝備應(yīng)用性強(qiáng)、產(chǎn)業(yè)需求迫切的特點(diǎn)，我們始終堅(jiān)持‘兩條腿’走路?！粭l腿’搞技術(shù)突破，保持行業(yè)領(lǐng)先，‘一條腿’開(kāi)拓市場(chǎng)，加速成果轉(zhuǎn)化。兩者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，縮短了成果轉(zhuǎn)化周期，提升了我國(guó)低溫產(chǎn)業(yè)的水平。”張彥奇對(duì)記者表示。
“服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略是‘本分’，實(shí)現(xiàn)商業(yè)價(jià)值是‘本能’。”在張彥奇看來(lái)，企業(yè)活下去，活得好，除了在技術(shù)和產(chǎn)品創(chuàng)新上堅(jiān)持長(zhǎng)期主義，更要在商業(yè)化的道路上不斷“造血”，“所以我們始終堅(jiān)持不依賴國(guó)家政府項(xiàng)目，持續(xù)拓展工程和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，再用收入反哺研發(fā)，這樣才能形成良性循環(huán)。”
伴隨“邊研發(fā)、邊轉(zhuǎn)化”模式持續(xù)發(fā)力，近年來(lái)中科富海多次迎來(lái)高光時(shí)刻。2020年，中科富海自主研發(fā)的BOG提氦裝置從天然氣中提取出99.9999%的高純氦氣，在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)BOG提取液氦的示范運(yùn)行，取得里程碑式突破，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。2022年，中科富海自主研發(fā)的大型氦制冷裝備850W@4.5K氦制冷機(jī)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試驗(yàn)收。目前，該裝備已在南方光源研究測(cè)試平臺(tái)項(xiàng)目中穩(wěn)定運(yùn)行超過(guò)10000小時(shí)，有力保障了該平臺(tái)各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的順利開(kāi)展，為國(guó)之重器提供了低溫環(huán)境保障。
實(shí)力領(lǐng)跑的背后是內(nèi)外協(xié)同發(fā)力的結(jié)果。向內(nèi)看，中科富海擁有“大院大所”出身的強(qiáng)技術(shù)背景人才梯隊(duì)，以及領(lǐng)先技術(shù)帶來(lái)的廣闊市場(chǎng)；向外看，“耐心政府+耐心資本”也為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了可靠、穩(wěn)定的資源支持。
“國(guó)有資本的多輪融資、以及銀行信貸都為我們的科研和發(fā)展提供了很大支持?！睆垙┢姹硎?，有了資金的支持，中科富海每年研發(fā)投入平均5000萬(wàn)元以上，同時(shí)還進(jìn)一步強(qiáng)化了在綠色氫能、電子特氣、綠色氣體領(lǐng)域業(yè)務(wù)布局，持續(xù)提升生產(chǎn)裝備和氣體的規(guī)模和能力，在自身產(chǎn)業(yè)鏈之上持續(xù)創(chuàng)新。
串珠成鏈：打造超低溫設(shè)備產(chǎn)業(yè)生態(tài)
在鄂爾多斯建立BOG提氦示范工廠；在安徽阜陽(yáng)建設(shè)高純稀有氣體工廠和大型液氫工廠；在廣東建設(shè)低溫裝備制造基地與儲(chǔ)運(yùn)裝備制造基地。放眼海外，馬來(lái)西亞深冷空分EPCC、美國(guó)深冷空分EPS項(xiàng)目順利實(shí)施，為全球客戶提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)。
實(shí)際上，中科富海的視野早已超越單一產(chǎn)品，而是構(gòu)建一個(gè)完整的超低溫產(chǎn)業(yè)生態(tài)，并帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游發(fā)展。
“發(fā)展到今天，我們除了在北京總部設(shè)立研發(fā)基地與業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)中心，還在全國(guó)各地成立了包括中科富海（杭州）氣體工程公司、中科富海（中山）低溫裝備制造基地等20余家分子公司機(jī)構(gòu)?！睆垙┢姹硎荆ㄟ^(guò)20余家配套企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新、核心技術(shù)攻關(guān)，中科富海成功推動(dòng)我國(guó)高端氦螺桿壓縮機(jī)、透平膨脹機(jī)、低溫?fù)Q熱器和低溫閥門(mén)等行業(yè)生態(tài)的快速發(fā)展，提高了一批高科技制造企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，使相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有、從低端到高端的提升，在我國(guó)初步形成了功能齊全、分工明確的低溫產(chǎn)業(yè)群。
低溫制冷技術(shù)研究沒(méi)有終點(diǎn)。談到未來(lái)規(guī)劃，張彥奇表示，當(dāng)前，中科富海已具備系列化的千瓦級(jí)大型低溫制冷機(jī)研發(fā)制造能力，產(chǎn)品性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。展望未來(lái)，低溫制冷技術(shù)將在量子計(jì)算、人工智能、低空經(jīng)濟(jì)、綠色能源等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，中科富海始終秉承“實(shí)現(xiàn)國(guó)家戰(zhàn)略領(lǐng)域所需低溫關(guān)鍵技術(shù)和裝備自主可控”這一初心和使命，不斷求新、求變、求索。
