■行進中國·科技獎勵篇

　　“低溫制冷是個很小眾的活兒?！标悋罱淌谠鴮W生這樣說。

　　但陳國邦的團隊卻做出了大成就。

　　1983年，陳國邦結束了在美國兩年多的訪問學者工作回到浙江大學制冷與低溫研究所，接受了一項無磁低溫制冷機的國家“六五”攻關任務。從此，研究團隊以國家急需的重點應用領域為中心，從低溫絕熱轉向低溫制冷，越走越“冷”，他們將兩級脈管制冷機的制冷進入液氦溫區(qū)（3K），所研發(fā)的單級脈管制冷機創(chuàng)造并保持了世界同類制冷機最低制冷溫度紀錄——10.6K。

　　今年1月，陳國邦教授領銜的“深低溫回熱制冷關鍵技術及應用”榮獲2014年國家技術發(fā)明獎二等獎。該項目研究取得的成果在深低溫制冷機領域形成了我國的技術體系，有力地支撐了國內低溫制冷機研究。

　　一個從“失敗”起步的課題

　　當溫度低于77K也就是-196℃時，空氣將會變成液體，空氣中的氧與氮由于其沸點不同可得以分離。在更低的溫度下，一些物質會擁有罕見的特性，如超導電性、超流動性等，由電子熱運動引起的熱噪聲會得到抑制……低溫制冷技術所創(chuàng)造的深低溫環(huán)境是現(xiàn)代高科技發(fā)展和應用的基本支撐條件之一，在核磁共振、紅外制導、超導磁懸浮和深空探測等眾多領域都是不可缺少的支撐技術。

　　萬事開頭難。研究方向從傳統(tǒng)的低溫容器拓展到低溫制冷機，說說容易，要養(yǎng)出一只“雞”來，卻讓陳國邦夜不能寐。一年之后，實驗臺建成了，但裝配起來的制冷機卻根本不制冷，更談不上達到低溫目標了。

　　的確，試驗裝置除了低速微型馬達外，幾乎全部是自制的非標準化產(chǎn)品，出問題的可能性難以預測。只有一個辦法，就是耐下心來，逐一排查。

　　那又是一個在實驗室度過的漫漫冬夜，天色微明的時候，陳國邦終于在壓縮機活塞中找到了問題的癥結——確實是部件工藝的問題，這個問題一解決，壓縮機就立刻開始穩(wěn)定工作，制冷溫度達到了7.2K——當時，齊默爾曼保持的也只有8K。

　　最終，課題組公開報告的溫度是7.8K。陳國邦說：“我們的測溫系統(tǒng)沒有與國際標準溫度計比對過，留個余地很有必要?！?/p>

　　人工制冷的溫度極限到底是多少？這是低溫制冷機研究中最基本的科學問題。

　　問題很長時間沒有明確的答案。1992年，陳國邦課題組首次證明了回熱式低溫制冷機的理論制冷溫度可接近工質氦的λ線，即等熵膨脹系數(shù)為零的溫度線，預測出采用氦-4制冷可達到2.2K附近，而采用氦-3可望獲得大約1K的低溫。比荷蘭學者用其他方法獲得的相似結論整整早了7年。

　　不能只從單一角度考慮問題

　　從陳國邦團隊開始深低溫回熱制冷關鍵技術研究的時候，邱利民就是其中的一員，作為陳國邦的第一名博士生，邱利民深深記得老師兩句話——第一句是“用一只手撿貝殼肯定比兩只手撿得多”；第二句是“信譽永遠比金錢重要”。關于第一句話，邱利民解釋說，老師是想告誡大家，搞科研不要貪多，要沉下心來專心致志做好一件事情。他說自己的老師是“一個安靜的學者”，踏踏實實地做了一輩子學問，“現(xiàn)在去查一查，國內出版的關于低溫的著作，大多數(shù)是陳老師寫的”。

　　師道傳承。一個小眾的研究，一種科研的精神，就這樣一直延續(xù)到新一代研究者身上。邱利民、甘智華、金滔、黃永華……不同學科基礎、不同重點方向，形成了一個多視角的團隊，不斷創(chuàng)新，不斷接受挑戰(zhàn)。

　　“能夠在實驗室里重復出來的，才是好的”，但是這個觀點在現(xiàn)實中受到了挑戰(zhàn)。

　　有一年，邱利民接到了一封沒有署名的電子郵件，批評課題組發(fā)表的一篇研究論文“只是一個實驗報告”。讀了幾遍后，他想通了：“現(xiàn)代的工程研究，光有實驗數(shù)據(jù)不行，還需要有理論支撐，只有在理論的支撐下，才可能有更加重要的突破?！边@封至今留在電腦里的郵件，讓邱利民悟出了一個新的道理：不能只從工程師的角度思考問題。

　　在此之前，氦-3的寬范圍狀態(tài)方程一直是個謎。課題組將適用于晶體的“德拜比熱容理論模型”拓展到低溫量子流體，建立了寬范圍、高精度的氦-3狀態(tài)方程，填補了該領域的空缺。課題組繪制了完整的氦-3溫-熵圖、壓-焓圖，開發(fā)出熱物性計算軟件He3Pak，通過美國低溫熱物性權威公司的認證，向全球發(fā)行，為2K以下低溫制冷機設計奠定了應用技術的基礎。

　　解決了理論問題，課題組發(fā)明了低溫制冷機的雙小孔脈管調相技術，將附加熱流通過“雙小孔”引出，打破了脈管制冷進入液氦溫區(qū)的瓶頸。實現(xiàn)了使用二級脈管制冷機獲得3.0K的低溫，達到了日本用三級才能實現(xiàn)的水平。此外，課題組還發(fā)明了雙閥雙向進氣結構，以減少寄生熱流的損失，由此得到的單級脈管制冷機創(chuàng)造并保持了單級脈管制冷機最低制冷溫度紀錄——10.6K。

　　國際低溫權威、美國國家標準技術研究院低溫技術負責人Radebaugh （拉德波夫）博士曾經(jīng)這樣評價：“中國研究者特別擅長于推進脈管制冷機的低溫極限?！彼f的，就是這支“用一只手撿貝殼的團隊”。