你家冰箱最多能冻到零下二三十度，那能达到零下 271℃的超冷装置，到底是咋造出来的？很多人以为和冰箱原理差不多，其实差了十万八千里。

超冷装置的核心流程和冰箱类似，靠压缩和膨胀实现制冷。压缩机先把氦气等制冷剂压缩成高温高压气体，再通过透平膨胀机预冷到转化温度以下，高压气体被送到节流装置，经过节流减压降温产生液体，最后制冷剂复温，重新返回压缩机，形成闭环。这个过程听起来简单，但真正的难点藏在细节里。
为啥普通冰箱造不了极低温？

咱们日常用的冰箱，靠氟利昂制冷，但这种常规制冷剂有个致命缺陷。普通氟利昂零下 160℃就会凝固成固体，一旦温度低于这个值，就没法循环流动，根本没法实现超级低温制冷。

要造超冷装置，必须换制冷剂。科学家挑了凝固点在 - 259.16℃的氢气，还有常压下永不凝固的氦气，但这两种制冷剂，给整套装置带来了前所未有的挑战。
造超冷装置要闯两道关键难关

第一道关是氦气提纯。要让氦气作为制冷剂，纯度必须达到 99.9999% 以上，只要有微量杂质比如氮气、水，在超低温下就会凝固成颗粒，堵塞微米级流道，甚至崩伤透平膨胀机的叶片。想要达到这么高的纯度，技术难度极大。

第二道关是透平膨胀机。透平是英文 turbo 的音译，说白了就是涡轮机。这种装置的转子要在超低温氦气环境下，转速达到每分钟 10 万甚至 30 万转，差不多是普通汽车发动机转速的 100 倍。而且不光要快，晃动幅度还要控制在 5 微米，也就是头发丝的十分之一。透平膨胀机的转速和精度要求，苛刻到超乎想象。
我国用几代人啃下了这块硬骨头

我国科研人员经过几代人的接力攻关，完成了多个从无到有的突破。2021 年，我们成功造出 500 瓦零下 271℃的超流氦制冷机，拥有了真正的超级低温工厂，低温技术正式步入世界先进行列。

现在这套技术已经有了实际应用，首套万瓦级大型氦制冷机，已经用在了我国加速器驱动的嬗变装置上，有望大幅缩减核废料的衰变期。除此之外，量子计算、氢能存储、氦资源提取等领域，都需要大型低温装备，低温制冷技术的应用潜力无穷。
从打破国外垄断，到领跑全球超低温技术，我国科研人员用智慧和汗水，啃下了这块极寒领域的硬骨头。这条路不是坦途，但每一步突破，都让我们在科技赛道上更进一步。