当前全球科技竞争格局下,极低温技术已成为制约前沿科技发展的关键瓶颈。
传统制冷技术依赖的氦-3与氦-4混合物,正面临资源枯竭与供应链风险的双重挑战。
数据显示,地球氦资源不可再生,主要从天然气中微量提取,而关键工质氦-3全球年产量不足百公斤。
我国作为科技大国,氦资源对外依存度高达95%,这一"卡脖子"问题直接威胁国家重大科技项目的持续发展。
深入分析表明,氦资源危机背后存在三重困境:其一,全球氦气生产高度集中,主要控制在美国、俄罗斯等少数国家;其二,氦-3作为核聚变副产品,获取途径极为有限;其三,量子计算、超导技术等前沿领域对极低温环境需求呈指数级增长。
中国科学院理论物理研究所苏刚研究员团队的研究显示,若氦供应中断,我国在建的多个量子科技项目将面临"技术休克"风险。
面对这一战略困局,中国科研团队选择另辟蹊径。
通过多年攻关,发现"自旋超固态巨磁卡效应"这一全新物理现象,开创出无需液氦的极低温制冷新路径。
该技术利用特殊材料在磁场作用下的相变特性,成功实现接近绝对零度的极低温环境。
值得注意的是,这项突破不仅解决了"有无"问题,更在能效比、温度稳定性等关键指标上达到国际领先水平。
从战略层面看,无氦制冷技术的突破具有多重意义。
首先,它使我国在量子科技竞赛中获得关键技术自主权;其次,为未来大科学装置建设提供了可持续的制冷方案;再次,该技术衍生出的新型制冷材料,有望在航天探测、医疗设备等领域形成新的产业增长点。
专家预测,随着技术迭代,无氦制冷或将在5-10年内实现规模化应用。
资源约束往往倒逼技术跃迁。
氦资源趋紧提醒人们,前沿科技竞争不仅发生在芯片、算法和装置层面,也发生在支撑这些突破的“底座技术”上。
推进无氦制冷等关键替代路径研究,既是应对现实供给风险的务实之举,也是提升国家科技体系韧性与战略主动权的长远布局。
未来,谁能把“冷”的能力掌握在自己手中,谁就更有条件在量子科技等新赛道上赢得先机。