تنگستن به ویژه به عنوان ماده ای برای قسمت های بسیار تحت فشار ظرف که پلاسمای همجوشی داغ را در بر می گیرد، مناسب است، این فلزی است که بالاترین نقطه ذوب را دارد. اما یک نقطه ضعف آن شکنندگی آن است که تحت استرس آن را شکننده و مستعد آسیب می کند. اکنون یک ماده ترکیبی جدید و انعطاف‌پذیرتر توسط موسسه ماکس پلانک برای فیزیک پلاسما (IPP) در گارچینگ ساخته شده است. این شامل تنگستن همگن با سیم های تنگستن پوشش داده شده است. یک مطالعه امکان سنجی به تازگی مناسب بودن پایه ترکیب جدید را نشان داده است.

هدف از تحقیقات انجام شده در IPP، توسعه نیروگاهی است که مانند خورشید، انرژی را از همجوشی هسته های اتمی به دست می آورد. سوخت مورد استفاده پلاسمای هیدروژنی با چگالی کم است. برای مشتعل کردن آتش همجوشی، پلاسما باید در میدان های مغناطیسی محصور شود و تا دمای بالا گرم شود. در هسته 100 میلیون درجه به دست می آید. تنگستن یک فلز بسیار امیدوارکننده به عنوان ماده ای برای اجزایی است که در تماس مستقیم با پلاسمای داغ قرار می گیرند. این با تحقیقات گسترده در IPP نشان داده شده است. با این حال، مشکلی که تاکنون حل نشده بود، شکنندگی مواد بوده است: تنگستن در شرایط نیروگاه، چقرمگی خود را از دست می دهد. تنش موضعی - کشش، کشش یا فشار - نمی تواند با کمی جابجایی مواد از بین برود. به جای آن ترک‌ها شکل می‌گیرند: بنابراین اجزا به شدت نسبت به بارگذاری موضعی واکنش نشان می‌دهند.

به همین دلیل است که IPP به دنبال ساختارهایی با قابلیت توزیع تنش محلی بود. سرامیک های تقویت شده با الیاف به عنوان مدل استفاده می شوند: به عنوان مثال، کاربید سیلیکون شکننده زمانی که با الیاف کاربید سیلیکون تقویت می شود، پنج برابر سخت تر می شود. پس از چند مطالعه مقدماتی، یوهان ریش، دانشمند IPP، قرار بود بررسی کند که آیا درمان مشابهی می تواند با فلز تنگستن کار کند یا خیر.

اولین قدم تولید مواد جدید بود. یک ماتریس تنگستن باید با الیاف بلند پوشش داده شده متشکل از سیم تنگستن اکسترود شده به نازکی مو تقویت می شد. سیم‌ها که در اصل به‌عنوان رشته‌های درخشان برای لامپ‌ها در نظر گرفته شده بودند، توسط Osram GmbH عرضه می‌شدند. مواد مختلف برای پوشش آنها در IPP مورد بررسی قرار گرفت، از جمله اکسید اربیم. سپس الیاف تنگستن کاملاً پوشیده شده، به صورت موازی یا بافته به هم متصل شدند. یوهان ریش و همکارانش برای پر کردن شکاف‌های بین سیم‌ها با تنگستن، فرآیند جدیدی را در همکاری با شریک صنعتی انگلیسی Archer Technicoat Ltd توسعه دادند. در حالی که قطعات کار تنگستن معمولاً از پودر فلز در دما و فشار بالا به هم فشرده می‌شوند. روش ملایم تولید این ترکیب یافت شد: تنگستن بر روی سیم‌ها از یک مخلوط گازی با اعمال یک فرآیند شیمیایی در حد متوسط ​​رسوب می‌کند. دما این اولین باری بود که تنگستن تقویت‌شده با الیاف تنگستن با موفقیت تولید شد، با نتیجه مطلوب: چقرمگی شکست ترکیب جدید پس از اولین آزمایش‌ها در رابطه با تنگستن بدون الیاف سه برابر شده بود.

گام دوم بررسی چگونگی کارکرد این بود: عامل تعیین کننده ثابت شد که الیاف ترک ها را در ماتریس پل می کنند و می توانند انرژی عمل کننده محلی را در ماده توزیع کنند. در اینجا رابط بین الیاف و ماتریس تنگستن، از یک سو، باید به اندازه کافی ضعیف باشد تا در هنگام ایجاد ترک، جای خود را باز کند و از سوی دیگر، برای انتقال نیرو بین الیاف و زمینه. در تست های خمشی می توان این را مستقیماً با استفاده از میکروتوموگرافی اشعه ایکس مشاهده کرد. این کارکرد اساسی مواد را نشان داد.

با این حال، برای سودمندی مواد تعیین کننده این است که چقرمگی افزایش یافته در هنگام اعمال آن حفظ می شود. یوهان ریش این را با بررسی نمونه هایی که توسط عملیات حرارتی قبلی ترد شده بودند بررسی کرد. هنگامی که نمونه ها تحت تابش سینکروترون قرار گرفتند یا زیر میکروسکوپ الکترونی قرار گرفتند، کشش و خم کردن آنها نیز در این مورد خواص مواد بهبود یافته را تایید کرد: اگر ماتریس در هنگام تنش از کار بیفتد، الیاف می توانند ترک های ایجاد شده را پل بزنند و آنها را مهار کنند.

بنابراین اصول درک و تولید مطالب جدید حل و فصل می شوند. نمونه‌ها در حال حاضر تحت شرایط فرآیند بهبود یافته و با رابط‌های بهینه‌سازی شده تولید می‌شوند، که این پیش‌نیاز برای تولید در مقیاس بزرگ است. مواد جدید ممکن است فراتر از زمینه تحقیقات همجوشی نیز مورد توجه باشد.