高端真空装备，70%-80%依赖进口

日前，由中国真空学会主办的“真空获得与测量技术研讨会”在北京举办。会议一开场，现场气氛显得有些严肃。中国科学院院士、中国科学院近代物理研究所研究员赵红卫抛出“四连问”—— 我国航空航天、核聚变、半导体和微电子、量子科技等前沿新兴领域里，到底对真空的科学技术、高端设备有什么样的真实需求？在这些领域里，未来哪些方面可能被“卡脖子”？特别是针对真空技术和真空设备，我国有哪些急需？中国要真正在相关领域领先世界，我们真空领域的产业链能不能真正做到自主可控和有力支撑？ 现场来自我国科研院所、高校、龙头企业的30余位专家代表陷入思考，随后很快展开了激烈的讨论。 去年，作为中国真空学会理事长，赵红卫委托中国工程院院士、兰州空间技术物理研究所首席科学家李得天和中国真空学会副理事长、北京中科科仪股份有限公司研究员张永明，分别从前沿真空技术和真空关键设备两方面进行调查研究，最终梳理出33个热点问题和13个非共识问题。 这场会议，就是从这些问题中再梳理、再凝练，找到迫切急需的真问题，为国家科技布局、产业发展提供科学依据。

会议现场。主办方供图 找需求：摸清“痛点”“卡点” 真空，通常是指在有限或无限空间内低于一个标准大气压力的气体状态。真空技术早已融入日常生活，比如保温杯、吸尘器、真空保鲜等均不可或缺。 更为关键的是，真空有助于更高质量的材料制备，易“逼出”常态下难以表现的材料物性和状态；真空也提供无干扰的清洁环境，打造科学实验研究的温床；真空更是加速器等大科学装置的必要条件，为微观粒子可控运动扫清障碍。现如今，真空已成为航空航天、半导体、核聚变、大科学装置、生物医药等领域的共性基础技术，也是高端制造能力的重要组成部分。 真空科学技术包含真空物理基础、真空获得技术、真空测试计量技术、真空应用技术四个部分，真空物理是真空技术发展的理论根基，真空获得技术是探索如何人为构建真空环境，真空测试计量技术是如何准确监测与评价真空环境，真空应用技术更聚焦于广泛服务科学研究与工业制造的多元化真空装备。 “越是工业发达的国家，越重视真空技术。越是高端的领域，越离不开真空技术。”李得天说。 李得天介绍，美国、欧洲、日本等科技与制造强国都曾实施过真空技术振兴计划。美国真空技术的快速发展促进其在科学研究、航天工程和集成电路等领域长期占据优势地位。上世纪80年代，日本集中攻关极高真空获得和测量技术，实现了低成本的极高真空获得能力，为科学仪器、半导体等领域的快速发展奠定了重要基础。欧洲设立了面向工业现场的真空计量规划，直接推动了真空装备原位在线计量能力提升。 当前，面对高端制造和未来产业的新发展需求，我国真空科学技术也进入了基础理论、核心装备和测试计量体系同步变革的新阶段。 为了摸清真空领域当下的“痛点”，预判未来的“卡点”，科研人员会前调研了720余篇国内外文献、5912项专利、110余项标准规范，与50余家企业、科研院所、高校开展调研访谈，重点梳理出宇宙真空技术、高端真空装备和量子真空计量三大目前最急迫技术主线的研究进展，以及围绕它们诸多“争而未决”的问题。 与会专家认为，我国在真空科学基础理论、宇宙复杂真空环境、高端真空装备核心部件、工程化生产体系以及前沿量子真空计量等方面具有广阔的发展空间。真空科学技术的现状已不再局限于提升真空装备与零部件的单项指标，而是表现为“真空环境认知-物理模型构建-核心部件可控-整机装备制造-标准体系建设-产业应用验证”全链条协同推进，从追求实验室高指标样机转向兼顾系统匹配、可制造、可验证和可应用。 新方向：面向深空和量子 当前，深空探测领域已成为当今大国竞争的科技制高点。我国航天任务也向极低轨、月球及深空拓展，这对宇宙天然真空环境的认知提出更迫切需求。由此，我国真空科学技术研究范畴正在从人造真空向宇宙真空学延伸。 目前地面工程上均为人造真空，技术体系成熟、适配性相对稳定，但无法适配复杂多变的宇宙复杂真空环境。 中国科学院物理研究所研究员、中国真空学会秘书长顾长志在接受《中国科学报》采访时表示，根据距离地球的稀薄气体分子密度变化，宇宙真空环境可划分出低真空、高真空、超高真空、极高真空等不同等级，通常离地球越远，气体分子越稀薄，真空度越高，而真空环境的显著差异会直接影响人造航天器的运行状态和工作性能。 “认识宇宙真空，既是探索未知、拓展人类认知边界，也关乎强国建设的战略需求。”顾长志说。 与会专家表示，作为真空科学未来的发展方向之一，下一步要推动宇宙真空基础理论、空间测量与计量技术、航天工程应用协同发展，建立系统性、高分辨的天地一体原位探测能力，完善宇宙真空非平衡态气体环境的物理模型与经验模式，并通过空间计量体系建设，确保空间测量数据准确可信。 真空计量作为量值准绳，能够确保高端制造和装备等关键领域的量值可信度、工艺精度和可靠性。随着全球计量体系迎来量子化变革，真空计量标准正逐步从传统基于宏观实物基准的模式，转向以量子效应为溯源核心的“量子基准”。面向未来测量计量一体化发展，量子真空计量将成为保证真空参数量化“质量”的关键手段。 与会专家认为，量子真空计量复现的真空量值不再依赖或受限于某个具体的复现装置、地理位置、外部条件，具有缩短溯源链、提高复现一致性和实现多地点复现的潜力。然而，其数据溯源的最终标准和认定准则与现有相对完备的计量基标准、计量器具、计量法规等的融合机制尚未形成，这些成为制约其发展的一大掣肘。 下一步，量子真空计量方式最终如何落地？还需要寻找与现有真空计量体系的融合路径和工程边界。 国产化：呼吁试错的创新文化 会场上，讨论最热烈的还是高端真空装备的问题。在会前征集的问题集中，科学家与产业界也充满着对国产高端真空装备的期待。 高端真空装备包括真空获得设备、真空测试计量设备和真空应用装备。东北大学真空与流体工程研究中心教授巴德纯告诉《中国科学报》，“我国70%到80%大型高端真空装备需要进口，我们国产化设备在稳定性、可靠性上还有较大差距。”巴德纯以获得和维持真空环境的真空泵为例指出，进口分子真空泵使用时长可达4万小时，而国产的仅接近2万小时，其它类型的真空泵更是有较大差距。 顾长志表示，高端真空装备是一个综合性、系统性工程，需要统筹材料、加工制造、装配、智能控制等诸多环节。当下，可以从攻克一个个高端关键零部件入手，逐步推进整体研发。 在技术之外，国产高端装备还面临“不愿用、不敢用、不好用”的困境，严重限制了技术与产品迭代优化，使研发应用陷入“恶性循环”。巴德纯提到落后原因时也表示，国内高端真空装备发展历史本就较国外起步晚数十年，迭代次数少，非常需要完整充足的数据库支撑。 为此，李得天呼吁，培育自主创新文化，给予国产高端装备试验试错机会、增加应用验证场景。 这引发了与会者的共鸣，他们建议制定产业发展行动方案，在国家相关部门指导下，产学研用单位联合设立国产化验证平台，开展首台(套)试点示范，建立应用效果跟踪与迭代改进机制，并对批量试用国产真空整机和零部件的下游用户给予风险补偿、重点补贴。建议中国真空学会等行业组织可进一步构建产业链上下游交流平台，降低供需信息不对称，推动标准、产品、场景和服务体系同步成熟。 李得天回忆，上世纪80年代，国内具备规模的真空企业不足10家，如今相关企业数量显著增加，足以印证市场蕴藏着强劲且持续的产业需求。 “在国家的大力支持下，真空核心技术将加速落地，企业同步支持和加大创新投入，必将推动国产高端真空装备整体品质稳步跃升。”对于行业未来，李得天满怀期待。