刘新建
科技成果转化难、转化率低是长期以来困扰着政府、科技界、产业界的难题。一方面科技人员通过艰苦的努力形成了大量的科学研究成果，另一方面产业化急需成熟的产业化技术成果。科学研究成果和产业化技术成果之间还存在着很大的差异，这是科技成果不能转化的主要症结。作为中国科学院科研单位之一的理化技术研究所于1999年成立之时就投入到知识创新工程试点任务中去，在肩负着科学研究任务的同时，承担着探索科技成果产业化探索的使命。经过多年努力，在科技成果转化和产业化方面取得了一些经验，并成功地完成了几十项成果的转化和产业化。混合工质制冷技术在深冷冰箱上的成功应用是我所将科学研究成果转化为成熟产业化技术成果的一个典型案例。
系统研究形成核心技术
在低温界通常将－30℃以上的温区称为普冷区，是在民用和工业上使用最为广泛的温区（如空调、冰箱等），制冷技术比较成熟。在－200℃以下的温区称为低温区，主要在航空航天和科学实验方面使用，由于其应用的特殊性，制冷的方式和控制方法也比较可靠。深冷温区界于普冷和低温两温区之间，由于需求有限一直被工业和科学研究界所忽略。
随着生物医学工程、信息技术和清洁能源技术的发展，对温度介于－30℃至－200℃之间的制冷技术的产生需求。20世纪80年代以来，多元低温混合工质节流制冷技术（以下简称混合工质制冷）得到了迅速发展，成为当前国际制冷与低温界研究的前沿和热点。中国科学院理化技术研究所的前身之一——低温技术实验中心，及时抓住这一科学的前沿领域，组织强有力的力量展开研究，并一度取得世界上该制冷方式的最低温度、某些温区最高效率、最大制冷功率等一批基础的研究成果，同时在压缩工况、温度区间、制冷功率等与制冷工质之间的关系方面作了大量的探索，基本掌握不同工质在不同外在环境下相互作用的规律，从而掌握了混合工质制冷的规律和核心技术。在此期间得到了国家自然科学基金、科学院基础研究经费的支持，在该领域发表了大量的论文，取得了国内外同行的认可。正是大量艰苦的系统性的基础研究成果为解决实际应用问题打下了坚实的基础。
观念转变催化成功应用
按照传统观念基础研究完成之后便可对项目进行结题、验收、上报成果，到此项目就结束了。然而此时正值中国科学院开始实施知识创新工程试点工作，理化所推进科技成果转化的定位和理念促使科学家感到研究工作不能到此为止，而应该推进混合工质制冷成果的应用。
通过深入的调查发现，混合工质制冷所在的深冷温区已经被应用于生物医学和工程、清洁能源技术、军事和航天工程、化工气体分离、信息技术及制冷领域等。可是要利用已形成的混合工质基础研究成果解决上述任何一个应用领域的问题，都需要继续展开具有明确针对性的应用研究。然而在中国实际的国情下，还没有企业具有利用该核心技术完成进一步应用研究的能力。如果理化所不承担进一步的应用研究的任务，该基础研究成果形成的核心技术可能要永远被“珍藏”了。可是理化所承担进一步的应用研究要从哪个应用领域入手呢？经过深入的需求分析，决定从市场急需、最能充分显示其技术优势的深冷冰箱入手。
深冷冰箱是指制冷温度在－40℃以下的冰箱。在20世纪60年代，商品化的深冷冰箱开始出现，进入80年代特别90年代以后，深冷冰箱得到了较大规模的应用。据不完全统计，2002年我国进口深冷冰箱约8000台，平均每台的售价2万~8万元，每年的需求增长在5%~10%。在我国拥有深冷冰箱的单位主要是在大中城市的大医院、高校和部分科研单位。其设备基本从国外进口，正是由于从国外进口，价格昂贵，超出了许多单位的承受能力，且维修困难，使得低温储存设备不能够普及，制约着我国相关行业的发展。
深冷冰箱的温度是常规的家用冰箱和空调器采用的制冷循环所不能达到的温度，需要采用特殊的制冷循环。当时，在国际上制造深冷冰箱主要采用两种技术：一种是多级压缩节流制冷技术，利用多个压缩机串联实现深冷温度；另一种是多级外部复叠制冷技术，采取多套制冷系统重叠在一起的方式制冷达到深冷温区。利用上述两种技术，国外已有几个厂家能够生产提供－86℃以上温度的深冷冰箱，如美国的FORMA公司、REVCO公司，日本的SANYO公司等。而这两种技术生产的深冷冰箱制造成本高、生产工艺复杂、制冷效率低、维修困难。
利用混合工质节流制冷技术制造深冷冰箱仅仅需要单台压缩机，一套制冷系统就可达到深冷温度，因此不仅制造工艺简单，而且制冷效率大大提高，因此制造和维修成本都大大降低，从而能够实现深冷冰箱技术的跨越式发展。
体制机制打通产业化链条
将混合工质制冷技术应用于深冷冰箱生产无疑将使深冷冰箱制造技术产生重大突破。但是，要实现这一目标还需要经过应用研究和中试试验两道难关。一道是利用混合工质制冷技术在实验室制备出深冷冰箱样机；二是在第一步基础上，完成冰箱制造技术的工程化中试试验。当时应用研究和中试争取政府和院内的研究经费支持很困难。吸引企业的投入在短期内根本无法实现。为此理化所在经费短缺的情况下设立所长基金，从中拿出30万元投入到深冷冰箱样机的研制。通过1年时间率先在世界上研制出工作在－30℃至－150℃这一广阔制冷温区的单压缩机混合工质深冷冰箱，其关键技术指标达到国际领先水平。
实验室样机的成功极大地鼓舞着科研人员的积极性，然而仅有实验室样机还不能满足企业对成熟技术成果的要求。为了推动该技术的进一步工程化、工艺化的中试研究，理化所从自身设立的开发基金中拿出100多万元支持项目的中试研发，并特别拿出经费添置仪器、设备建造了一条中试示范线。尽管如此，中试经费仍然捉襟见肘，资金缺口较大。中科院北京物质科学基地经过严格项目评审，及时给予150万元的支持，从而使该技术顺利完成了深冷冰箱4个温区：（－86℃、－105℃、－132℃、－153℃）的工程化中试试验研究。
技术成熟后产业化工作要由企业来承担。深冷冰箱的研制成功，吸引了国内各大冰箱企业的极大兴趣，它们纷纷前来参观、了解和合作洽谈，通过对企业的理念、诚信、发展战略、技术能力等多方面考察，最后选择了合肥美菱股份有限公司作为合作伙伴。理化所与合肥美菱于2002年年底联合成立“中科美菱低温科技有限责任公司”，2003年理化所开始向公司转移技术。在企业试生产第一年就销售了300余台冰箱，同时也取得了用户的认可，2004年销售2300多台，在部分型号中占领了较大份额的国内市场，2005年销售达到3000台深冷冰箱，并开始进军国际市场，在世界低温冷藏领域占有了一席之地。至2006年4月，美菱股份累计销售额已达到1.6亿元，并由此带动该公司在其他相关产品方面超过4亿元销售额。
这样，理化所就实现了从基础研究到产业化技术的“三级跳”，形成了完整的支持链条。
仅仅靠一个传统上的课题组是无法完成从基础研究到产业化前期工作。因此理化所提出了包括研究人员、工程技术人员、懂技术擅经营的复合人才的“大团队”概念。随着项目不断向前推进，将一个由3个人组成的课题组逐渐扩展到10个人组成的功能齐全、结构合理的大的研究中心。从而在人力资源方面保证了项目的顺利进行。
取得丰硕的社会和经济效益
混合工质节流制冷技术在深冷冰箱应用的成功产业化使我国深冷冰箱技术实现了跨越发展。由于其技术的先进性使得混合工质深冷冰箱不仅打破了长期以来技术和市场被国外企业垄断的局面，到2005年企业生产的混合工质深冷冰箱产品占国内市场份额的40%、价格降低50%、生产成本低于20%~30%，并已开始进入国际市场。
应用研究的发展同时也极大地促进了基础研究的开展。在应用研究中发现一些需要进一步展开基础研究的新问题，从而促进了理化所在混合工质节流制冷方面的基础研究的进一步深入，取得了独树一帜的效果，得到国内外同行的认可。近几年在国内外重要学术刊物上发表研究论文近百篇；应邀在2003年国际低温工程会议（CEC’03）上作了邀请报告（这是近20年来我国学者首次在该会议上作报告）；2001和2003年连续两次获得国际低温工程会议（CEC）优秀论文奖；2004年获安徽省科技进步二等奖；被评为科学院“一期、二期创新工程”重大创新成果之一；2006年获得国家科学技术发明奖二等奖。
混合工质技术在深冷冰箱上的成功应用，促进了混合工质制冷在其他领域的开发。预计在2007年上半年将开发出4种规格用于高真空系统的关键部件冷阱。该部件一旦研发成功将大大提高我国在真空行业高端产品的竞争力。与此同时，理化所也正在组织力量瞄准国家急需的普通冰箱的节能技术、煤层气的液化和综合利用、低温空气源热泵、天然气液化等展开应用研究，促使混合工质节流制冷技术在更多领域中开花结果。
几点体会
（1） 核心技术来源于扎实的基础研究
理化所紧紧瞄准温度介于70K至230K之间的制冷技术国际研究的前沿，及时开展深冷混合工质节流制冷技术的研究，通过多年的基础研究形成核心技术。正是对于核心技术真正的掌握才为应用研究奠定坚实的基础。
（2） 从核心技术到产业化要有完整的支持链条
在取得基础研究成果以后，理化所及时通过所长基金和开发基金、物质科学基地产业化基金的支持，使核心技术快速实现从核心技术、应用技术、中试技术到产业化的“三级跳”，保证了从核心技术到产业化的成功，其中任何一个环节的“断链”都会将成果葬送。而大量的科技成果转化的失败就是在链条中的某个环节出现了障碍。
（3） 观念的转变是成功的催化剂
理化所定位和科技成果转化的观念使科技人员的科研观念得到迅速转变。观念的转变使得多数科技人员的事业心、责任感和团队精神得到明显提升，从为了学术而研究走上研究服务于国家需求、将学术和应用很好结合，积极致力于推动从研究到产业化的良性循环之路。
（4） 新的体制是成功的保障
为了适应成果转化的要求，理化所对体制和机制进行了从资源到政策全方位的调整，从而使之有助于核心技术和优势团队的形成。低温与制冷工程研究中心应运而生。该中心打破了原有研究室“条块分割、各自为战”的体制，迅速集中了研究人员、工程技术人员等各个层面上的精强队伍，使之能够承担从基础研究到产业化前期的全部任务，开展围绕深冷混合工质节流制冷技术从基础研究到产业化前期的集中攻关，形成了基础、应用和产品技术3方面有机结合、相互促进、共同发展的成功体制。
