تنگستنبه ویژه به عنوان ماده ای برای قسمت های بسیار تحت تنش ظرف که پلاسمای همجوشی داغ را در بر می گیرد، فلزی با بالاترین نقطه ذوب است. 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. از همگن تشکیل شده استتنگستنبا روکش شدهسیم های تنگستنتعبیه 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.تنگستنیک فلز بسیار امیدوار کننده 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 است، شکنندگی مواد بوده است:تنگستنچقرمگی خود را در شرایط نیروگاه 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. الفتنگستماتریس n باید با الیاف بلند پوشش داده شده متشکل از اکسترود تقویت می شدسیم تنگستننازک مثل مو سیم ها، در ابتدا به عنوان نورانی در نظر گرفته شده بودندرشته هابرای لامپ ها، که توسط Osram GmbH عرضه می شود. مواد مختلف برای پوشش آنها در IPP مورد بررسی قرار گرفت، از جمله اکسید اربیم. کاملا روکش شدهالیاف تنگستنسپس به صورت موازی یا بافته به هم چیده 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 ترکیب یافت شد:تنگستنبا اعمال یک فرآیند شیمیایی در دماهای متوسط ​​بر روی سیم ها از یک مخلوط گازی رسوب می کند. این اولین بار بود کهتنگستن تقویت شده با الیاف تنگستنبا موفقیت تولید شد، با نتیجه مطلوب: چقرمگی شکست ترکیب جدید در رابطه با تنگستن بدون الیاف پس از اولین آزمایش 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.