不到30人的团队打赢了国产低温突围战

1月29日，北京中关村，一个简单、朴素的小会议室迎来了一件特殊的“礼物”。

一块印有“中国科学院先进集体”字样的奖牌，被郑重地挂在中国科学院理化技术研究所（以下简称理化所）低温科学与技术全国重点实验室低温工程与系统应用研究中心的荣誉墙上。为了给它腾出“C位”，团队成员特地挪了挪其他奖项的位置。

300升/小时氦液化器冷箱内部。理化所供图

这是低温工程与系统应用研究中心技术委员会主任刘立强刚从中国科学院年度工作会议上捧回来的荣誉。“端在手上，奖牌非常重。”刘立强感慨。

对于整个团队来说，这是一份沉甸甸的荣誉。过去10多年来，这支不到30人的团队，打赢了一场柄产低温突围战。他们走过了一段从弱到强、从“备胎”到“主角”的孤勇之路，成功研制出中国的“超级低温工厂”，实现了国内超低温大型制冷机市场从被国外100%垄断到国产化替代的“跨越式发展”。

低温科技保卫战

大型低温制冷机是低温科技的战略制高点。在很多高科技领域，只有把温度降得足够低，高科技的本领才会真正被开发出来。航天工程、氢能源、先进核能、大科学装置等重大战略科技领域，都离不了深低温技术。

温度一直往下降，越来越多的气体会被“冻”成液体，科学家根据气体液化的温度，将低温划分为不同的温区。-196℃（约77K）被称为“液氮温区”；-253℃（约20K）是“液氢温区”；-269℃（约4K）是“液氦温区”，也是深低温研究的核心领域；逼近-271℃（约2K）时，液氦会出现特别奇妙的性质，流动起来几乎没有黏滞感，传热的速度也特别快，被称为“超流氦温区”。

“低温这行，常被打趣为‘贵’族行业，这个‘贵’真的就是‘昂贵’的‘贵’。”低温科学与技术全国重点实验室副主任、低温工程与系统应用研究中心主任彭楠说。

要达到低温、深低温状态，既要有高超的制冷技术，又要有能把冷量牢牢“锁住”的特殊材料。因此，低温系统对压缩设备、膨胀设备、隔热材料等技术和工艺的要求极高，成本居高不下。

在过去很长一段时间里，由于缺少成熟的技术和工艺，我国这个“贵”族市场100%被国外巨头垄断，有些国家更是明令限制各类机构向中国出口-250℃以下的低温制冷机及核心部件。

在这样的背景下，一场必乎中国低温科技尊严的保卫战打响。

2010年，财政部和中国科学院共同启动“大型低温制冷设备研制”项目（以下简称一期项目），由理化所牵头攻关，用5年时间使我国初步具备自主设计与制造液氢温区大型制冷设备的能力。

2015年，一期项目刚完成，在国家重大科研装备研制项目的支持下，“液氦到超流氦温区大型低温制冷系统研制”项目（以下简称二期项目）无缝衔接。研究人员又用5年时间研制出液氦、超流氦低温制冷装置，全面突破了大型氦低温制冷装备核心技术，整体技术达到国际水平。

夺回国内市场大半“江山”

历时10年的低温科技保卫战，让我国拥有了首台液氦至超流氦温区大型低温制冷装备。但刘立强、彭楠和团队里的每一位成员，都没有想过要停下来。他们的目标是让中国的低温设备真正能“用得上”。

2021年3月8日，中国科学院部署战略性先导科技专项（三期项目），继续支持理化所研制工业级氦液化器及5吨/天级大型氢液化系统等超大型低温制冷装备。

专项设立这天，刘立强带着团队成员立下“军令状”：以今天为启动日，3年后的3月8日，必将完成任务！”

此后3年，团队争分夺秒，一刻不敢停歇。在已突破的关键核心技术基础上，他们进一步突破气体轴承氦透平膨胀机技术、高效连续氦氖分离的氦液化技术、大型低温制冷系统设计与集成技术、氦气螺杆压缩机技术、液氦移动罐箱技术等关键核心技术。

2024年3月8日凌晨两点，连续奋战多个日夜后，团队“卡点”达成了最后一个技术指标，圆满完成专项的所有研究任务。当时，团队没有任何庆祝仪式。“只想赶紧找张床睡一觉，太困、太累了。”彭楠回忆道。

也是在这一天，该系统通过测试验收。系统实现满负荷稳定运行，氢气液化率约5.17吨/天，实现了我国工业级氢液化器零的突破。

从那天起，新时期中国低温事业经过3轮、14年接续，成功将可抵达的低温温区覆盖面从20K的液氢温区延伸至2K的超流氦温区，液氦温区制冷量从百瓦级延伸至万瓦级。

更重要的是，成果随之从实验室走向产业链，产业化进程加快提速，一系列大型低温制冷装备的工程应用陆续在我国落地。工业级氦液化器成功应用于我国首个规模提氦示范工程，贯通了“国产气源、国产装备、国产液氦”全提氦产业链；工业级大型氢液化器、万瓦级超大型氦制冷机等实现工程应用，完成了大型氢液化系统的国产化，为发展氢能源产业和推动航天事业进步提供了重要支撑。

市场榜局由此扭转。“原来国内低温行业几乎100%依靠进口，现在国产设备夺回了70%到80%的市场。”刘立强说。

令他记忆犹新的是，在成果产业化期间，国内某重要工程急需大型制冷机，外资巨头认定中国“做不出来”，将原本价值过千万元的设备，开出2至3倍的价格。听完报价，工程负责人拍案而起，拂袖而去：“谁签了这个合同，就相当于丧权辱国！”于是，原本作为“备用件”储备的中国大型低温制冷设备被推向了台前。看到中国的国产设备成功运行后，外资巨头的态度发生了180度大转弯，主动提出降价促销。

“大家都觉得真提气！”刘立强自豪极了。

小团队，怎么干成大事情？

很多人都没想到，这个让国内低温行业“提气”的团队，只有不到30位成员。一间30平方米不到的小会议室，就可以容纳所有人一起开例会。

刘立强告诉《中国科学报》，在“用最少的人，干成最大的事”上，团队摸索出了一套“矩阵式”管理模式。

“纵向按专业拆分出透平膨胀机、流程与控制、系统集成与调试等6个研究方向，每个方向由专人负责，盯住核心难点长期深耕；横向按应用场景分为航天、氢能、氦资源、储能等领域，一旦某个领域有攻关任务，任务负责人就可以跨方向调动资源，比如做氢能相关任务，需要透平膨胀机技术支持，负责人就可以给透平膨胀机研究方向提出具体技术要求。”刘立强说。

他坦言，这是一条“被任务推着走出来的路”。二期项目启动后，攻关任务比一期项目更重，“小团队以课题组模式单打独斗地往下做，效率太低了，不把课题组之间的‘墙’拆掉不行”。

在推行“矩阵式”管理的同时，他们还与中科富海科技股份有限公司合作开展技术攻关。“别看我们只有不到30个人，每个人的背后还有一支来自企业的工程团队。”刘立强说。

不仅如此，推动这支队伍不断加速前进的，还有老一辈科学家的精神。在团队每个人的心中，新中国低温学科奠基人洪朝生是永远的旗帜。为了传承洪朝生的报国志，团队专门成立了“洪朝生青年突击队”，遇到难题，大家一起上。

突击队的成立，激励着大家关关难过关关过。2022年底，团队奔赴新疆开展实验。实验设备是个数吨级的大家伙，运抵新疆后，乡村小道的各种情况让运输车辆不得不放慢速度。为了让设备安全通过，这群平日里和高精尖仪器打交道的科学家，组成了临时“清障队”。车一路走，大家一路“通关”，让车能通过。工程现场，厂区荒凉，连张桌子都没有，风沙肆虐，机器放两天就会被沙子掩盖。就是在这样的环境里，大家把集装箱当成餐厅和会议室，依然按期保质完成了实验项目。

在传承老一辈科学家精神时，团队还以“传帮带”的方式，让年轻人挑大梁。“每个重大任务一来，我们先把担子压下去，让年轻人当副组长、副负责人，资历深的、有经验的人在后面把关，既放手又不撒手。”刘立强说。

刘立强的学生、如今的团队负责人彭楠，正是在这样的机制里拔节成长，从一线工程人员成长为透平膨胀机方向的负责人，再成长为中心主任。

看着彭楠，刘立强笑着说：“过去，作为团队负责人，我的压力来自‘追赶’，要带着团队提高效率，向前冲刺；现在，我们已经跑到了‘无人区’，怎么看清前面的道路，持续跑在最前面，是年轻人要承担的新压力。”

方向怎么定、队伍怎么带、机制怎么更高效、技术怎么再突破、年轻人怎么成长……这些都是彭楠常常思考的问题。“一句话——瞄准国家需求，让我们的技术真正用得上。”彭楠一边说，一边用目光回应刘立强。

听到这句话，刘立强拍了拍彭楠的肩膀说：“对！只要是国家需要的事情，埋头做就行了！”

如今，在这间墙上挂满荣誉的会议室里，团队成员依然每周召开调度会，雷打不动，复盘、攻关，再复盘、再攻关。他们也有了新的目标和明确的方向——将中国低温技术向温度更低、冷量更大、效率更高推进，支撑国家前沿科技向前，再向前。