眾多高新技術(shù)應(yīng)用中的低溫電子器件(超導(dǎo)濾波器、紅外探測器、核輻射探測器等)冷卻需要高效、緊湊和超低振動(dòng)的微型低溫制冷技術(shù)，采用直線壓力波發(fā)生器驅(qū)動(dòng)脈管制冷或者自由活塞斯特林制冷是目前國際上研究開發(fā)的熱點(diǎn)。

近期，由中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所和中科力函(深圳)熱聲技術(shù)有限公司聯(lián)合研制出的一種新結(jié)構(gòu)和新調(diào)相機(jī)理的液氮溫區(qū)微型低溫制冷技術(shù)在制冷效率上取得突破。該技術(shù)采用對置壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)脈沖管制冷，但脈沖管的調(diào)相機(jī)構(gòu)采用一種對置的室溫排出器調(diào)相機(jī)構(gòu)，而不是傳統(tǒng)慣性管加氣庫的調(diào)相結(jié)構(gòu)，其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)是可以自由調(diào)節(jié)脈管熱端的壓力波和速度波相位，又能回收脈管熱端的聲功，同時(shí)結(jié)構(gòu)更為緊湊(沒有慣性管和氣庫)?；诖嗽恚砘_二倉研究小組的王曉濤等人對該新結(jié)構(gòu)的制冷系統(tǒng)進(jìn)行了深入的機(jī)理分析和熱力學(xué)優(yōu)化，而與其合作的中科力函(深圳)熱聲技術(shù)有限責(zé)任公司的李海冰等工作人員則根據(jù)熱力學(xué)優(yōu)化進(jìn)行了機(jī)械結(jié)構(gòu)的巧妙設(shè)計(jì)，最終研制的同軸型新型低溫制冷實(shí)驗(yàn)樣機(jī)獲得了38.5K的無負(fù)荷溫度，在液氮溫區(qū)(80K)下取得了26.4W的制冷功率，消耗的電功為290W，相對卡諾效率則達(dá)到了24.2%的超高效率。同時(shí)，由于直線電機(jī)和室溫排出器的雙對置結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)的振動(dòng)極小，保持了傳統(tǒng)脈管低振動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。

此前，國際上眾多著名研究機(jī)構(gòu)和國際知名低溫制冷機(jī)公司如美國的NIST、美國的Sunpower公司以及歐洲的Thales公司、Leybold公司、以色列的Ricor公司等所研制的同軸脈管型小功率制冷機(jī)的相對卡諾效率一般在15%左右，而美國的Sunpower公司自由活塞斯特林制冷機(jī)(也是一種同軸結(jié)構(gòu))效率也未超過20%。羅二倉研究小組在2010年研制的同軸脈管曾獲得18.5%的相對卡諾效率(J.Y.Hu, W.Dai，E.C.Luo, et al,Development of high efficiency Stirling-type pulse tube cryocoolers,Cryogenics(2010), 50(9): 603-607)，是同軸型脈管研制中的最高效率。同軸結(jié)構(gòu)微小型低溫制冷機(jī)非常方便制冷機(jī)與低溫電子器件的耦合和實(shí)用化。因此，中科院理化所和中科力函公司在該領(lǐng)域取得的新成果進(jìn)一步奠定了中國在微小型低溫制冷機(jī)研發(fā)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，必將進(jìn)一步推動(dòng)微小型低溫制冷技術(shù)的廣泛應(yīng)用。