導讀：冬奧賽場上最不可或缺的就是各式各樣的冰，如何制出符合比賽要求的高質量冰面非常重要。在北京賽區(qū)，冬奧賽場上的15塊冰面中有7塊是通過二氧化碳跨臨界直冷制冰技術制得的，這使得2022年北京冬奧會成了歷史上首次大規(guī)模使用二氧化碳制冷劑的奧運會。
 

　　沒錯，二氧化碳確實是溫室氣體，但在制冷領域，它就成了環(huán)保的制冷劑。這里我們說的制冷指的是人工制冷，就是利用制冷設備，讓想要冷卻的物體溫度降低到小于周圍的環(huán)境溫度。拿二氧化碳跨臨界直冷制冰來說，就是讓水溫度降低，直到成為冰的狀態(tài)。在人工制冷過程中，制冷劑的作用非常重要，它會在制冷設備中循環(huán)工作，起到熱量傳遞的作用，我們經常聽說的氟利昂就是一類十分常見的制冷劑。
 

　　二氧化碳作為制冷劑要在制冷機中循環(huán)，制冷機主要由壓縮機、冷凝器(冷卻器)、膨脹閥、蒸發(fā)器4個部分組成。
 

　　二氧化碳跨臨界制冷循環(huán)在亞臨界循環(huán)系統(tǒng)中，冷凝時的壓力低于二氧化碳的臨界壓力；在跨臨界循環(huán)系統(tǒng)中，二氧化碳在冷卻器中處于超臨界狀態(tài)，定壓放熱，不發(fā)生完全的物態(tài)相變，在蒸發(fā)器中壓力小于臨界壓力，此時，二氧化碳與周圍環(huán)境進行換熱，吸收熱量，使周圍環(huán)境溫度降低。二氧化碳跨臨界制冷循環(huán)系統(tǒng)壓力高、壓差大，對系統(tǒng)部件的強度要求很高，所以長期以來沒有得到廣泛應用。這次北京冬奧成功采用二氧化碳跨臨界直冷制冰技術完成7塊冰面的制備，背后的技術支撐是壓縮機、換熱器和回熱器等核心硬件的迭代升級，是科技硬實力的體現(xiàn)?？磥?，冬奧賽場上的冰不僅僅是最“快”的冰，更是科技含量高的冰。
 

　　制冷機是一種能夠提供接近絕對零度環(huán)境的高端科研儀器，在凝聚態(tài)物理、材料科學、粒子物理乃至天文探測等科研領域廣泛應用。商業(yè)上可以買到的溫度低的制冷機，不需要液氦輔助就可以實現(xiàn)僅僅高于絕對零度0.01度的極低溫，可以為量子計算機芯片提供用于維持量子態(tài)必需的極低溫環(huán)境。
 

　　量子計算是當前世界各國科技競爭的主戰(zhàn)場，制冷機為量子計算機的正常運行提供必要的極低溫環(huán)境，是量子計算研究中不可替代的關鍵設備。目前，我國此類儀器完全依賴進口，是亟待攻破的關鍵核心技術。因此，研制國產制冷機迫在眉睫。
 

　　資料來源：蝌蚪五線譜、環(huán)球時報、百科