什么是低溫學？

低溫學是材料在極低溫度下的產物和行為研究。

極低溫會改變材料的化學性質。這已成為研究人員研究不同材料從氣體到液體再到固體的研究領域。這些研究不僅促進了我們對不同材料的理解，還促進了全新技術和行業的創造。

任何材料的溫度都是其所含能量的量度。快速運動的分子比慢速運動的分子具有更高的溫度。

例如，當水在0°C時從液體轉變為固體時，低溫范圍要低得多；從 -150°C 到 -273°C。-273°C 是可以達到的極低溫度。在此溫度下，所有分子的活動停止，使分子處于可能的極低能量狀態。

-150°C 或以下的液態氣體也可用于冷凍其他材料。一旦氣體開始液化，環境就被認為是低溫環境。用于低溫的常見的氣體是氧氣、氮氣、氫氣和氦氣。

低溫學的歷史

低溫學這個詞來自希臘語“kyros”，意思是寒冷。這與縮寫的英文單詞“to generate”相結合，使我們將這個詞稱為低溫學。

非常冷的溫度不是用華氏度或攝氏度來衡量的，而是用開爾文來衡量的。開爾文使用單位符號 K。它以開爾文男爵命名，他認為在極低的溫度下需要一個新的標度，而不是通過華氏或攝氏等水的物質狀態變化來衡量。零開氏度 (0 K) 是理論上可能的極冷溫度。

1877 年，Rasul Pictet 和 Louis Cailletet 液化氧氣，他們都使用不同的方法進行該過程。發現了第三種液化氧氣的方法，此時氧氣能夠在 90 K 下液化。不久之后，液氮達到了 77 K。全世界的科學家開始競相降低物質的溫度到零。

下一個突破發生在 1898 年，當時 James DeWar 在 20 K 下液化氫。這給研究人員帶來了一個新問題，因為 20 K 也處于沸騰溫度。然而，這提出了如何在這樣的溫度下處理和儲存氣體的另一個問題。因此產生了當今用于儲存氣體的 杜瓦瓶。

低溫行業的一次重大進步是在 1908 年，當時物理學家 Heike Kamerling Onnes 在 4.2 K 和 3.2 K 下液化氦氣。隨著這一發展，低溫學的進步要小得多，因為根據熱力學定律，你可以接近零，但從未真正達到它。自上次重大發現以來，技術進步了很多，我們現在可以在距離零極小的距離內凍結材料，但科學家們仍然無法打破每個粒子都為零能量的熱力學定律。

有哪些低溫應用？

低溫用于各種應用。它可用于產生火箭的低溫場、使用液氦并需要低溫冷卻的 MRI 機器、儲存大量食物、霧、回收、冷凍血液和組織樣本，甚至冷卻超導體。

應用和用途：

冷凍手術

冷凍手術是一種使用低溫去除不需要的組織的手術。歷史上，冷凍手術已被用于治多種疾病，常見的是良性和惡性皮膚病。這種類型的手術是有效的，因為它通過對需要從體內移除的細胞使用冷凍溫度來起作用。冰晶開始在細胞上形成并終將它們撕裂。

低溫電子學

低溫流體可以提供的超冷凍溫度使材料中的電子能夠以很小的阻力自由移動。這對超導體和航天器設計有很大好處。例如，作為低溫流體儲存的氧氣和氫氣是非常有利的來源，可用于為太空火箭提供動力。

冷凍生物學

低溫生物學是研究低溫對生物體的影響。低溫生物學有六個主要領域：

微生物、植物、動物和脊椎動物的冷適應研究

用于體外受精的細胞組織和胚胎的冷凍保存

凍干，藥物的冷凍干燥

冷凍手術屬于這一類

應用于生物系統的過冷

食品保鮮

為了保存諸如農產品之類的包裝食品，可以用液氮噴灑食品以吸收農產品內的熱量。氮在食物被消耗之前蒸發。通過低溫技術的這種應用，食物可以保存更長時間，而不會對人類消費產生任何化學威脅。

氣體運輸

低溫也用于運輸通常不是低溫的氣體。例如，使用低溫技術，氣體可以轉化為液體，從而使它們更容易從一個地方運輸到另一個地方。以天然氣 (LNG) 為例，它是乙烷、甲烷和其他氣體的混合物。當這些氣體液化時，它們占用的空間遠小于保持氣態時的空間。因此，運輸費用變得更低并且過程變得更加容易。

冷凍療法

冷凍療法是用來描述人體何時暴露在極冷溫度下的術語。這種應用常見的用途是冷凍水療的新趨勢。在這些區域，人們可以在充滿低溫流體的低溫桑拿房中站立幾分鐘。研究表明，這種對身體有許多好處，例如減少炎癥、增加能量、控制疼痛，甚至可以促進新陳代謝等。冷凍療法的研究還很新，其益處尚未得到充分研究或了解。

人體冷凍

動物和人類的低溫保存被稱為人體冷凍學。該領域的研究人員讓他們的受試者希望通過冷凍他們的身體，他們將來可以使他們復蘇。目前，全世界有數百人（和他們的寵物！）通過冷凍保存被冷凍。人體冷凍科學尚未得到證實，大多數科學家對這些說法表示懷疑。

極低溫下很多電子元器件和傳感器沒法正常運行，但是像冷凍療法，低溫電子學，甚至高原低溫環境下，都需要一些氧氣濃度的監控，此時，能夠耐受-100℃的氧化鋯氧氣傳感器O2S-FR-T2-18BM-C就很好的填補了行業的空缺。

O2S-FR-T2-18BM-C氧化鋯氧氣傳感器典型參數簡述：

一、傳感器特征

1、快速響應的二氧化鋯（ZrO2）傳感器 ，與OXY-LC氧氣傳感器接口板配合使用2、壽命長，不消耗技術

3、一體式加熱元件

4、高精確度

5、線性輸出信號

二、技術指標

工作原理：氧化鋯氧氣測量原理

量 程：0.1-25%或0.1—100%Vol ?O2

精 度：0.5%FS

工作環境：探頭工作溫度范圍：-100 to 250℃；變送板：-30 to 70℃

尺 寸：M18x1.5螺絲安裝 ，探頭安裝長度：28mm，45mm和55mm

電源電壓: 8—28V

輸出方式：RS485 或者 4-20Ma

可工作海拔6000米的高原或者山峰上。

　　審核編輯：鄢孟繁