低溫制冷機是通過熱力學循環、工質相變或絕熱膨脹等方式轉移熱量,能夠構建并維持極低溫環境的高端設備,在超導量子計算、強磁場研究、可控核聚變、暗物質探索、凝聚態物理、納米材料、天文觀測、深空探測、工業制造、生物醫藥等領域具有廣闊應用前景。隨著各領域前沿研究與高端產業的深入發展,低溫制冷機的市場需求持續釋放。
絕對零度是熱力學的最低溫度,約等于 - 273.15℃,低溫制冷機是實現接近絕對零度環境的核心設備之一,其制冷原理涵蓋多種技術路線,包括稀釋制冷、斯特林循環、G-M 循環、脈管制冷等,核心組成通常包括熱交換器、循環系統、控溫裝置、真空絕熱結構等關鍵部件,通過精密協作實現高效降溫與穩定控溫。
根據預冷方式不同,低溫制冷機可分為干式低溫制冷機(無液氦低溫制冷機)和濕式低溫制冷機(液氦低溫制冷機)。液氦由氦氣液化得到,氦氣資源稀缺,供應受限,而無液氦低溫制冷機無需液氦消耗和供應,在經濟性、可維護性、連續運行時間等方面具有明顯優勢,市場發展前景更廣闊。
在國際市場上,低溫制冷機生產企業有英國牛津儀器、美國 FormFactor、芬蘭 Bluefors、荷蘭萊頓等,這些國外企業市場起步早,技術較為成熟,在核心工藝與關鍵部件上形成技術壁壘。由于國內市場起步較晚,疊加技術封鎖影響,我國低溫制冷機市場需求曾長期依賴進口。
根據新思界產業研究中心發布的
《2025-2029年全球及中國低溫制冷機行業研究及十五五規劃分析報告》顯示,近年來,為打破技術壟斷,保障產業鏈自主可控,我國企業和研究院對低溫制冷機展開了一系列研究,并取得顯著成果。我國低溫制冷機相關企業及研究院包括中國科學院物理研究所、中電科十六所、中船重工、科大國盾量子技術股份有限公司(國盾量子)、本源量子計算科技(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)科學儀器有限公司、上海鉑鉞制冷科技有限公司等。
新思界
行業分析人士表示,由于技術鏈不完整、核心部件研發滯后、系統集成經驗不足等問題,目前國產低溫制冷機多停留在實驗階段,量產落地并投入實際應用的設備仍然稀缺,其中國盾量子的 ez-Q Fridge 是國內首款可商用、可量產的超導量子計算機用相關低溫制冷設備。目前低溫制冷機的研究和發展受到高度重視,隨著研發深入與關鍵技術突破,國產低溫制冷機在控溫精度、運行穩定性、使用壽命等方面與國際先進產品之間的差距不斷縮小,國產替代步伐將逐步加快。
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