在北京知春路的一座普通辦公樓里，藏著一個能夠創(chuàng)造“宇宙級低溫”的辦公室。這里研發(fā)的“超級冰柜”，能為量子計算機、火箭燃料、核聚變裝置提供接近絕對零度的極端環(huán)境。
從中科院實驗室走出的企業(yè)中科富海，自2016年成立以來，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)之無愧的“獨角獸”。
從零到一：中國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“超級低溫工廠”的大型制冷裝備，不僅需要實現(xiàn)從百瓦到萬瓦級的穩(wěn)定制冷能力，更要保證在極端環(huán)境下長期可靠運行。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、氫能儲運、氦資源提取、量子計算等國家安全和戰(zhàn)略高技術(shù)領(lǐng)域。
成立于2016年的中科富海，讓“超級低溫工廠”實現(xiàn)了中國造，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，是一段跨越半個世紀的接力傳承。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50年代開始，中科院的老一輩科學(xué)家就為我國的低溫研究奠定了堅實基礎(chǔ)。沒有前人的積累，就不會有今天的突破。”中科富海董事長張彥奇言語中充滿敬意。
技術(shù)突破初期的艱難也是超出想象，首臺10kW@20K大型低溫制冷系統(tǒng)的研制堪稱“從零開始”。
“其實每降低1K，難度都是幾何級增長。關(guān)鍵系統(tǒng)都需要重新設(shè)計，關(guān)鍵部件也要升級，研發(fā)難度隨之指數(shù)級增加?！睆垙┢鎸τ浾吲e例稱，就拿氦液化裝置制冷的關(guān)鍵部件透平膨脹機來說，它的內(nèi)部系統(tǒng)十分復(fù)雜，轉(zhuǎn)速達十幾萬轉(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，“即便能買來機器也買不來技術(shù)，從理論計算開始，到材料設(shè)計、加工制造、系統(tǒng)控制，最終形成一套完整的控制策略，全要靠自己一點點摸索?！?/p>
“當(dāng)時在中科院理化所廊坊的中試基地，為了在規(guī)定的時間內(nèi)完成整機調(diào)試任務(wù)，那時候的中心主任龔領(lǐng)會研究員雖然已經(jīng)50多歲，仍然帶著團隊的年輕人，連續(xù)三個月在車間打地鋪?！睆垙┢婊貞浾f，設(shè)備開機后，一個微米級的泄漏就會導(dǎo)致整機停機，必須24小時盯著數(shù)據(jù)。
如今，從超導(dǎo)加速器到航天器地面試驗，再到先進光源、聚變實驗堆，越來越多的國家重大工程用上了我國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%以上實現(xiàn)了國產(chǎn)自主研發(fā)。”張彥奇自豪地說，中科富海是國際上少數(shù)幾家能夠做到-271℃低溫工業(yè)化技術(shù)的企業(yè)，在國內(nèi)新增低溫項目中，擁有80%以上的市場占有率。
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)首條民用液氫制儲運用全產(chǎn)業(yè)鏈示范工程，有效解決了氫能大規(guī)模、低成本、長距離儲運瓶頸問題，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
不同于以往先實驗室突破、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程中探索采用“邊研究、邊轉(zhuǎn)化”的發(fā)展模式。
“針對大型低溫制冷裝備應(yīng)用性強、產(chǎn)業(yè)需求迫切的特點，我們始終堅持‘兩條腿’走路。‘一條腿’搞技術(shù)突破，保持行業(yè)領(lǐng)先，‘一條腿’開拓市場，加速成果轉(zhuǎn)化。兩者優(yōu)勢互補，縮短了成果轉(zhuǎn)化周期，提升了我國低溫產(chǎn)業(yè)的水平。”張彥奇對記者表示。
“服務(wù)國家戰(zhàn)略是‘本分’，實現(xiàn)商業(yè)價值是‘本能’?！痹趶垙┢婵磥?，企業(yè)活下去，活得好，除了在技術(shù)和產(chǎn)品創(chuàng)新上堅持長期主義，更要在商業(yè)化的道路上不斷“造血”，“所以我們始終堅持不依賴國家政府項目，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，近年來中科富海多次迎來高光時刻。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，在國內(nèi)首次實現(xiàn)BOG提取液氦的示范運行，取得里程碑式突破，填補了國內(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氦制冷機通過現(xiàn)場測試驗收。目前，該裝備已在南方光源研究測試平臺項目中穩(wěn)定運行超過10000小時，有力保障了該平臺各項實驗的順利開展，為國之重器提供了低溫環(huán)境保障。
實力領(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”出身的強技術(shù)背景人才梯隊，以及領(lǐng)先技術(shù)帶來的廣闊市場；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┢姹硎荆辛速Y金的支持，中科富海每年研發(fā)投入平均5000萬元以上，同時還進一步強化了在綠色氫能、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運裝備制造基地。放眼海外，馬來西亞深冷空分EPCC、美國深冷空分EPS項目順利實施，為全球客戶提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)。
實際上，中科富海的視野早已超越單一產(chǎn)品，而是構(gòu)建一個完整的超低溫產(chǎn)業(yè)生態(tài)，并帶動產(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)開發(fā)中心，還在全國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余家分子公司機構(gòu)?！睆垙┢姹硎?，通過20余家配套企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新、核心技術(shù)攻關(guān)，中科富海成功推動我國高端氦螺桿壓縮機、透平膨脹機、低溫換熱器和低溫閥門等行業(yè)生態(tài)的快速發(fā)展，提高了一批高科技制造企業(yè)的核心競爭力，使相關(guān)技術(shù)實現(xiàn)了從無到有、從低端到高端的提升，在我國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)研究沒有終點。談到未來規(guī)劃，張彥奇表示，當(dāng)前，中科富海已具備系列化的千瓦級大型低溫制冷機研發(fā)制造能力，產(chǎn)品性能達到國際先進水平。展望未來，低溫制冷技術(shù)將在量子計算、人工智能、低空經(jīng)濟、綠色能源等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，中科富海始終秉承“實現(xiàn)國家戰(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。
