U tungstenu hè particularmente adattatu cum'è materiale per parti assai stressate di u vasu chì chjude un plasma di fusione calda, essendu u metallu cù u puntu di fusione più altu. Un svantaghju, però, hè a so fragilità, chì sottu u stress u rende fragile è propensu à danni. Un novu materiale compostu più resistente hè statu sviluppatu da l'Istitutu Max Planck per a Fisica di Plasma (IPP) à Garching. Hè custituitu di tungstenu omogeneu cù fili di tungstenu rivestiti incrustati. Un studiu di fattibilità hà appena dimustratu l'adattabilità basica di u novu compostu.

L'ughjettu di a ricerca realizata in IPP hè di sviluppà una centrale elettrica chì, cum'è u sole, deriva l'energia da a fusione di nuclei atomichi. U carburante utilizatu hè un plasma d'idrogenu di bassa densità. Per accende u focu di fusione, u plasma deve esse cunfinatu in campi magnetichi è riscaldatu à una temperatura alta. In u core 100 milioni di gradi sò ottenuti. U tungstenu hè un metale assai promettente cum'è materiale per i cumpunenti chì entranu in cuntattu direttu cù u plasma caldu. Questu hè statu dimustratu da investigazioni estensive à l'IPP. Un prublema senza risolve, però, hè stata a fragilità di u materiale: Tungsten perde a so tenacità in e cundizioni di a centrale elettrica. U stress lucale - tensione, stretching o pressione - ùn pò micca esse sbulicatu da u materiale cedendu ligeramente. Au contraire, les fissures se forment : les composants réagissent donc très sensiblement à la surcharge locale.

Hè per quessa chì l'IPP hà cercatu strutture capaci di distribuisce a tensione lucale. A ceramica rinforzata di fibra hà servitu cum'è mudelli: Per esempiu, u carburu di siliciu fragile hè fattu cinque volte più duru quandu rinfurzatu cù fibre di carburu di siliciu. Dopu uni pochi di studii preliminari, u scientist di l'IPP Johann Riesch era per investigà s'ellu un trattamentu simili pò travaglià cù u tungsten metal.

U primu passu era di pruduce u novu materiale. Una matrice di tungstenu duvia esse rinfurzata cù fibre longu rivestite custituiti da filu di tungstenu extrusionatu sottili cum'è capelli. I fili, originariamente destinati a filamenti luminosi per lampadine, furono forniti da Osram GmbH. Diversi materiali per i rivestimenti sò stati investigati in IPP, cumpresu l'ossidu di erbiu. E fibre di tungstenu completamente rivestite sò state poi raggruppate, parallele o intrecciate. Per cumpiendu i lacune trà i fili cù tungstenu Johann Riesch è i so cumpagni di travagliu dopu sviluppatu un novu prucessu in cunjunzione cù u cumpagnu industriale inglese Archer Technicoat Ltd. Mentre chì i pezzi di tungstenu sò generalmente pressati inseme da polvera metallica à alta temperatura è pressione, un più metudu gentile di pruducia u cumpostu hè statu trovu: U tungstenu hè dipositu nantu à i fili da una mistura gaseous da applicà un prucessu chimicu à temperature moderate. Questa era a prima volta chì u tungstenu rinfurzatu cù fibra di tungstenu hè statu pruduciutu cù successu, cù u risultatu desideratu: a tenacità di frattura di u novu compostu avia digià triplicatu in relazione à u tungstenu senza fibre dopu i primi testi.

U sicondu passu era di investigà cumu si travaglia: U fattore decisivu hà dimustratu chì i fibri ponte cracks in a matrice è ponu distribuisce l'energia chì agisce in u locu in u materiale. Quì l'interfaccia trà e fibri è a matrice di tungstenu, da una banda, deve esse abbastanza debbuli per cede quandu si formanu cracks è, da l'altra, esse abbastanza forte per trasmette a forza trà e fibre è a matrice. In i testi di curvatura, questu puderia esse osservatu direttamente per mezu di microtomografia di raghji X. Questu hà dimustratu u funziunamentu di basa di u materiale.

Decisive per l'utilità di u materiale, però, hè chì a durezza rinfurzata si mantene quandu hè appiicata. Johann Riesch hà verificatu questu investigando i campioni chì eranu stati fragili da u trattamentu termale prima. Quandu i campioni sò stati sottumessi à a radiazione di synchrotron o messi sottu à u microscopiu elettronicu, allungamentu è curvatu ancu cunfirmatu in questu casu e proprietà di u materiale migliuratu: Se a matrice falla quandu hè stressata, i fibri sò capaci di chjappà i cracke chì si trovanu è stem.

I principii per capiscenu è pruduce u novu materiale sò cusì stabiliti. I campioni sò avà da esse pruduciutu in cundizioni di prucessu mejoratu è cù interfacce ottimizzati, questu hè u prerequisite per a produzzione à grande scala. U novu materiale puderia ancu esse d'interessu fora di u campu di a ricerca di fusione.