Volfram ən yüksək ərimə nöqtəsinə malik metal olmaqla, isti birləşmə plazmasını əhatə edən gəminin yüksək gərginlikli hissələri üçün material kimi xüsusilə uyğundur. Bununla belə, bir dezavantaj onun kövrəkliyidir ki, bu da stres altında onu kövrək və zədələnməyə meylli edir. Qarchingdəki Maks Plank Plazma Fizikası İnstitutu (IPP) tərəfindən yeni, daha möhkəm birləşmə materialı hazırlanıb. O, örtülmüş volfram məftilləri ilə homojen volframdan ibarətdir. Texniki-iqtisadi əsaslandırma yeni birləşmənin əsas uyğunluğunu indicə göstərdi.

IPP-də aparılan tədqiqatın məqsədi günəş kimi atom nüvələrinin birləşməsindən enerji əldə edən elektrik stansiyasının yaradılmasıdır. İstifadə olunan yanacaq aşağı sıxlıqlı hidrogen plazmasıdır. Füzyon yanğınını alovlandırmaq üçün plazma maqnit sahələrinə bağlanmalı və yüksək temperatura qədər qızdırılmalıdır. Əsasda 100 milyon dərəcə əldə edilir. Volfram isti plazma ilə birbaşa təmasda olan komponentlər üçün material kimi yüksək perspektivli metaldır. Bunu IPP-də aparılan geniş araşdırmalar sübut etdi. Bununla belə, indiyədək həll edilməmiş problem materialın kövrəkliyi olmuşdur: volfram elektrik stansiyası şəraitində öz möhkəmliyini itirir. Yerli stress - gərginlik, uzanma və ya təzyiq - materialın bir az yol verməsi ilə qarşısı alına bilməz. Bunun əvəzinə çatlar əmələ gəlir: Komponentlər yerli həddindən artıq yüklənməyə çox həssas reaksiya verir.

Buna görə də IPP yerli gərginliyi paylaya bilən strukturlar axtarırdı. Fiberlə gücləndirilmiş keramika model kimi xidmət etdi: Məsələn, kövrək silisium karbid silisium karbid lifləri ilə gücləndirildikdə beş dəfə daha sərt olur. Bir neçə ilkin araşdırmadan sonra IPP alimi Johann Riesch oxşar müalicənin volfram metalı ilə işləyə biləcəyini araşdırmalı idi.

İlk addım yeni material hazırlamaq idi. Volfram matrisi tük kimi nazik ekstrüde edilmiş volfram məftillərindən ibarət örtülmüş uzun liflərlə gücləndirilməli idi. Əvvəlcə Osram GmbH tərəfindən təchiz edilmiş lampalar üçün işıq saçan iplər kimi nəzərdə tutulmuş naqillər. IPP-də onları örtmək üçün müxtəlif materiallar, o cümlədən erbium oksidi tədqiq edilmişdir. Tamamilə örtülmüş volfram lifləri daha sonra paralel və ya hörülmüş şəkildə birləşdirildi. Naqillər arasındakı boşluqları volfram ilə doldurmaq üçün Johann Riesch və onun həmkarları daha sonra İngilis sənaye tərəfdaşı Archer Technicoat Ltd ilə birlikdə yeni bir proses hazırladılar. Volfram iş parçaları adətən metal tozdan yüksək temperatur və təzyiq altında bir-birinə sıxılır, daha çox birləşmənin istehsalının yumşaq üsulu tapıldı: Volfram orta temperaturda kimyəvi bir proses tətbiq edilərək qaz qarışığından naqillərin üzərinə çökdürülür. Bu, volfram-liflə gücləndirilmiş volframın uğurla istehsal edildiyi ilk hadisə idi və arzu olunan nəticə idi: İlk sınaqlardan sonra yeni birləşmənin qırılma möhkəmliyi lifsiz volframla müqayisədə artıq üç dəfə artmışdı.

İkinci addım bunun necə işlədiyini araşdırmaq idi: Həlledici amil liflərin matrisdəki çatları körpü etməsi və yerli təsir edən enerjini materialda paylaya bilməsi idi. Burada liflər və volfram matrisi arasındakı interfeyslər, bir tərəfdən, çatlar əmələ gələndə yol vermək üçün kifayət qədər zəif, digər tərəfdən, liflər və matris arasında qüvvə ötürmək üçün kifayət qədər güclü olmalıdır. Bükülmə testlərində bunu birbaşa rentgen mikrotomoqrafiyası vasitəsilə müşahidə etmək olar. Bu, materialın əsas funksiyasını nümayiş etdirdi.

Bununla belə, materialın faydalı olması üçün həlledici odur ki, tətbiq edildikdə gücləndirilmiş möhkəmlik qorunur. Johann Riesch bunu əvvəlcədən istilik müalicəsi nəticəsində kövrək olmuş nümunələri araşdıraraq yoxladı. Nümunələr sinxrotron şüalanmasına məruz qaldıqda və ya elektron mikroskopun altına qoyulduqda, onların dartılması və əyilməsi də bu halda materialın təkmilləşdirilmiş xassələrini təsdiqlədi: Əgər gərginlik zamanı matris uğursuz olarsa, liflər meydana gələn çatları bağlaya və onları kökləyə bilir.

Beləliklə, yeni materialı başa düşmək və hazırlamaq üçün prinsiplər müəyyən edilmişdir. Nümunələr indi təkmilləşdirilmiş proses şəraitində və optimallaşdırılmış interfeyslərlə istehsal edilməlidir, bu, genişmiqyaslı istehsal üçün ilkin şərtdir. Yeni material füzyon tədqiqatı sahəsindən kənarda da maraq doğura bilər.