实验室面向国家能源和空天领域的战略需求，在低温共性基础、低温关键技术和低温前沿交叉三个领域开展了系统的研究工作，不仅在应用基础研究方面产生了重要的国际学术影响力，还在技术研发和应用推广等方面形成了突出的特色优势，具有重要的行业影响力。

　　在低温共性基础研究方面，实验室建立了4K-300K温区CMA、CNAS和DILAC认证材料综合物性平台，获得国际ITER认可。牵头制定了复合材料超低温拉伸性能测试多项标准，分别获得中国力学学会科技进步二等奖和CSTM标准创新贡献二等奖。在关键低温材料方面，研制CHN01高强高韧低温钢，其4.2K屈服强度超过1400 MPa，断后伸长率超过30%，已用于我国下一代磁约束核聚变装置BEST。在材料深冷处理方面，发展了材料低温相变理论及深冷处理工艺方法，解决了空天深海关键材料及零部件尺寸稳定性差、寿命不足的瓶颈问题，相关成果荣获北京市科技进步一等奖、中央军委科技进步二等奖等奖励。实验室是最早在国内开展低温测试技术研究的机构之一，先后建立了两套低温温度标准装置并获得国家专项授权和CNAS认证，在全国开展低温温度检定和校准工作。近年来，实验室基于原创测温原理建立了不确定度国际最优的低温热力学温度测量装置，使我国具备5K-24.5K自主溯源的能力,数据被用于修订国际温标，实现了我国该领域零的突破。研制了控温性能国际最优的低温国际比对装置，支撑我国首次参与低温热力学温度国际比对。实验室已为法国定制2套低温恒温设备，实现了反向输出。研究成果曾获国际计量测试联合会等授予的国际计量奖、中国青年科技奖等奖项，入选国家“十三五”科技创新成就展等,推动了低温温度计量的进一步发展。

　　在低温关键技术研究方面，创建和发展了深冷混合工质节流制冷技术体系，实现了国际上同类技术的最低制冷温度和最高制冷效率，并成功实现了该技术在低温冰箱、撬装天然气液化、高低温试验箱、小型液氮机等方面的产业化应用，其中承接低温冰箱技术的企业已在北交所上市。获国家技术发明二等奖、北京市科学技术一等奖、中国制冷学会技术发明特等奖等奖励。在大型低温制冷技术方面，实验室不断实现核心技术的突破与攻关，建立了百瓦级、千瓦级大型低温制冷系统技术体系，广泛应用于航空航天、军工、聚变、高端医疗、氢气液化、氦资源提取、大科学装置等多个领域。截至目前已有30台套低温系统支持国家各行业重点项目，近五年国内市场占有率大于73%，并逐步打开国际市场，分别出口至韩国、马来西亚、加拿大等国家。在大规模储能技术方面，建成了500kW绝热型压缩空气储能示范装置和100kW液态空气储能示范装置，进一步成立了产业化公司，在青海建设的60MW揭榜挂帅项目是液态空气储能领域发电功率世界第一、储能规模世界最大的示范项目，入选国家能源局首台（套）重大技术装备名单。在极低温方面，开展稀释制冷技术研究，建立较为完整的稀释制冷机热动力学模型，深入阐释了特殊形式稀释制冷机的热力学循环和损失机制，在国内首次搭建了开式空间稀释制冷原理样机(<170mK)和冷凝泵型稀释制冷机<45mK)；地面稀释制冷制冷性能达到500μW/100mK，无负载最低温度＜10mK；开展极低温绝热去磁制冷技术研究，在低热导悬挂、高性能顺磁盐丸、多级流程以及高精度控温方面取得显著创新和进展，多级系统实现<35mK最低温，控温精度达到μK级别。在国内首先实现针对空间应用的mK温区绝热去磁原理样机。

　　在低温前沿交叉研究方面，屡次创造脉冲管制冷机的国际最低温度记录，成功研制出我国首台空间脉冲管制冷机并实现在轨验证，使我国成为继美国之后第二个掌握该制冷技术的国家，并创造了国内空间制冷机在轨寿命最长（8年）、在轨温度最低（35 K）、在研型号温度最低（8 K）的记录。目前，已累计发射入轨50台脉冲管制冷机，占我国总数50%以上。服务于国家安全、资源探测、空间科学等多个空天领域，保障了高分辨率对地观测系统重大专项、中国科学院战略性先导科技专项等重大项目的顺利实施。在热声低温制冷方面，在国际上首次突破了液氮温度热声制冷技术，并进一步达到了18.1K的无负荷制冷温度；成功研制制冷系数可达1.34的室温温区热驱动热声制冷系统；成功研制供热温度达214℃的高温热声斯特林热泵，制热系数可达1.5；孵化中科力函（深圳）低温技术有限公司，是国内唯一批量出口低温制冷机的国家级高新技术企业，为欧美用户交付系列化小型低温制冷机逾千台。在特种动力机械方面，成功研制国际首套百千瓦级自由活塞热声斯特林发电样机，在530℃热源下实现102千瓦的最大发电功率，填补了国际大功率斯特林发电技术空白；成功研制250W空间长寿命自由活塞斯特林样机，在550℃下效率26%,并通过地面测试，即将在轨验证；成功研制国际首套深海长寿命自由活塞斯特林电源，成功在1km以下深海服务，发电100瓦；为空间、深海等极端环境下的发电机应用打下坚实基础。在低温医学方面，研发了世界首台集高低温消融治疗功能于一体的复式肿瘤微创治疗系统，获得了国家药监局III类医疗器械注册证、欧盟CE认证及美国FDA医疗器械注册证，已在全国300多家医院获得应用，累计实施手术过万例。此外，实验室建立了液态金属先进散热冷却技术体系，研制了航天技术试验领域首套液态金属热管理试验装置，在空间站梦天实验舱完成了空间微重力环境液态金属流动散热和相变控温技术的试验验证。在综合零碳与低碳技术领域，建立了自然工质制冷、高温热泵、储能发电和萃取驱采的完备二氧化碳工质化利用技术体系；完成了国内首台100KW级气液两相二氧化碳储能示范和国内首套融合二氧化碳储能、热泵、制冷与碳捕集技术的综合零碳植物工厂。建立了运载装备用低碳工质制冷/热泵理论与方法，研发了新工质系列新型高效压缩机、宽温域热泵热管理及人工环境调控等关键技术，在新能源汽车、新工质冷链等新质发展领域实现了广泛的应用，获得国家科技进步二等奖、河南省科技进步一等奖、中国制冷学会科技进步特等奖等奖励。