低溫制冷機(jī)是通過(guò)熱力學(xué)循環(huán)、工質(zhì)相變或絕熱膨脹等方式轉(zhuǎn)移熱量,能夠構(gòu)建并維持極低溫環(huán)境的高端設(shè)備,在超導(dǎo)量子計(jì)算、強(qiáng)磁場(chǎng)研究、可控核聚變、暗物質(zhì)探索、凝聚態(tài)物理、納米材料、天文觀測(cè)、深空探測(cè)、工業(yè)制造、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。隨著各領(lǐng)域前沿研究與高端產(chǎn)業(yè)的深入發(fā)展,低溫制冷機(jī)的市場(chǎng)需求持續(xù)釋放。
絕對(duì)零度是熱力學(xué)的最低溫度,約等于 - 273.15℃,低溫制冷機(jī)是實(shí)現(xiàn)接近絕對(duì)零度環(huán)境的核心設(shè)備之一,其制冷原理涵蓋多種技術(shù)路線,包括稀釋制冷、斯特林循環(huán)、G-M 循環(huán)、脈管制冷等,核心組成通常包括熱交換器、循環(huán)系統(tǒng)、控溫裝置、真空絕熱結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵部件,通過(guò)精密協(xié)作實(shí)現(xiàn)高效降溫與穩(wěn)定控溫。
根據(jù)預(yù)冷方式不同,低溫制冷機(jī)可分為干式低溫制冷機(jī)(無(wú)液氦低溫制冷機(jī))和濕式低溫制冷機(jī)(液氦低溫制冷機(jī))。液氦由氦氣液化得到,氦氣資源稀缺,供應(yīng)受限,而無(wú)液氦低溫制冷機(jī)無(wú)需液氦消耗和供應(yīng),在經(jīng)濟(jì)性、可維護(hù)性、連續(xù)運(yùn)行時(shí)間等方面具有明顯優(yōu)勢(shì),市場(chǎng)發(fā)展前景更廣闊。
在國(guó)際市場(chǎng)上,低溫制冷機(jī)生產(chǎn)企業(yè)有英國(guó)牛津儀器、美國(guó) FormFactor、芬蘭 Bluefors、荷蘭萊頓等,這些國(guó)外企業(yè)市場(chǎng)起步早,技術(shù)較為成熟,在核心工藝與關(guān)鍵部件上形成技術(shù)壁壘。由于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)起步較晚,疊加技術(shù)封鎖影響,我國(guó)低溫制冷機(jī)市場(chǎng)需求曾長(zhǎng)期依賴進(jìn)口。
根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的
《2025-2029年全球及中國(guó)低溫制冷機(jī)行業(yè)研究及十五五規(guī)劃分析報(bào)告》顯示,近年來(lái),為打破技術(shù)壟斷,保障產(chǎn)業(yè)鏈自主可控,我國(guó)企業(yè)和研究院對(duì)低溫制冷機(jī)展開(kāi)了一系列研究,并取得顯著成果。我國(guó)低溫制冷機(jī)相關(guān)企業(yè)及研究院包括中國(guó)科學(xué)院物理研究所、中電科十六所、中船重工、科大國(guó)盾量子技術(shù)股份有限公司(國(guó)盾量子)、本源量子計(jì)算科技(合肥)股份有限公司、合肥知冷低溫科技有限公司、格物致寒(蘇州)科學(xué)儀器有限公司、上海鉑鉞制冷科技有限公司等。
新思界
行業(yè)分析人士表示,由于技術(shù)鏈不完整、核心部件研發(fā)滯后、系統(tǒng)集成經(jīng)驗(yàn)不足等問(wèn)題,目前國(guó)產(chǎn)低溫制冷機(jī)多停留在實(shí)驗(yàn)階段,量產(chǎn)落地并投入實(shí)際應(yīng)用的設(shè)備仍然稀缺,其中國(guó)盾量子的 ez-Q Fridge 是國(guó)內(nèi)首款可商用、可量產(chǎn)的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)用相關(guān)低溫制冷設(shè)備。目前低溫制冷機(jī)的研究和發(fā)展受到高度重視,隨著研發(fā)深入與關(guān)鍵技術(shù)突破,國(guó)產(chǎn)低溫制冷機(jī)在控溫精度、運(yùn)行穩(wěn)定性、使用壽命等方面與國(guó)際先進(jìn)產(chǎn)品之間的差距不斷縮小,國(guó)產(chǎn)替代步伐將逐步加快。
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