北京冬奥会赛场上，为了给冰上项目参赛运动员良好的冰面体验，天津大学教授马一太、田华团队在国家重点研发计划科技冬奥专项支持下，通过校企合作，研发了国际先进的二氧化碳跨临界直冷制冰技术，为各国运动员支撑建造了“最美、最快的冰”。
据悉，改造后的首都体育馆将承办花样滑冰和短道速滑两个项目的比赛。在两个项目中，优质的冰面有助于运动员取得更好的成绩，冰面的质量除了取决于制冰师的高超技艺外，制冰系统决定的冰面温差均匀性和软硬度均匀性也是关键的基础。制冰机是人工冰场建设的核心。在历届冬奥会上，冰场制冰机主要采用氟利昂等人工合成制冷剂技术或者氨制冷技术，前者会造成对气候的负面影响，后者存在一定的安全隐患。
以二氧化碳为制冷剂、冰面下直接蒸发的制冰机技术被认为是一种绿色低碳、高效节能的方案，但技术一直由欧美国家企业掌握。北京冬奥会来临之际，通过产学研协同攻关，欧悦冰雪投资管理（北京）有限公司、天津大学和艾斯特制冷与太阳能技术（北京）有限公司等8家单位联合研发、设计和建造了具有自主知识产权的二氧化碳跨临界直冷制冰机组，在首都体育馆冰场进行了示范应用，服务冬奥会和冰雪产业发展。
二氧化碳跨临界直冷制冰技术从二氧化碳制冰系统的压缩、冷却、节流和蒸发四个过程进行节能设计。针对压缩过程，这一技术采用双级压缩让源头耗能实现“事半功倍”；针对冷却过程设计全显热回收，对冷却热量进行回收，实现冰场浇冰、融雪等不同温度热水需求；针对蒸发过程，采用在冰面下直接蒸发吸热为冰场提供稳定的冷量供应，并优化设计冰下蒸发盘管和土建保障冰面温度均匀。二氧化碳跨临界直冷制冰技术的制冰机从关键部件到整机集成，均实现国内设计、加工、组装和运行，尤其是水冷式气冷器是国际上首次应用，有效解决了首体冷却回路长的工程问题。技术系统综合节能超过50%，冰面温差控制在0.3℃至0.4℃以内，无论是综合能效还是冰面温差均达到国际先进水平，从而为运动员提供一个软硬度均匀稳定的优质冰面。
首都体育馆将承办花样滑冰和短道速滑两个项目，二者对冰面的冰层厚度和冰面温度有不同的严格要求，需要根据赛程不断进行两块冰的快速转换。对此，项目组也充分利用二氧化碳制冰温度均匀的特点，结合精准控制系统和线性降温策略，实现2小时内快速、高效的冰面转换，较国际奥委会3小时内冰面转换的要求节约了时间。
天津大学是国内最早开展二氧化碳跨临界制冷热泵技术研究的团队之一。设备所采用的二氧化碳跨临界直冷制冰技术是国家重点研发计划科技冬奥专项“制冰机研发及应用示范”项目的核心成果，田华为项目负责人。