Վոլֆրամը հատկապես հարմար է որպես նյութ անոթի բարձր լարված մասերի համար, որոնք պարունակում են տաք միաձուլման պլազմա, քանի որ այն ամենաբարձր հալման կետ ունեցող մետաղն է: Թերությունը, սակայն, նրա փխրունությունն է, որը սթրեսի պայմաններում այն ​​դարձնում է փխրուն և հակված վնասելու: Գարչինգի Մաքս Պլանկի պլազմայի ֆիզիկայի ինստիտուտը (IPP) այժմ մշակել է նոր, ավելի դիմացկուն բաղադրյալ նյութ: Այն բաղկացած է միատարր վոլֆրամից՝ ներկառուցված պատված վոլֆրամի մետաղալարերով: Իրագործելիության ուսումնասիրությունը հենց նոր ցույց է տվել նոր միացության հիմնական պիտանիությունը:

IPP-ում անցկացված հետազոտության նպատակն է ստեղծել էլեկտրակայան, որը, ինչպես արևը, էներգիա է ստանում ատոմային միջուկների միաձուլումից: Օգտագործված վառելիքը ցածր խտության ջրածնի պլազմա է: Միաձուլման կրակը բռնկելու համար պլազման պետք է սահմանափակվի մագնիսական դաշտերում և տաքացվի մինչև բարձր ջերմաստիճան: Միջուկում ձեռք է բերվում 100 միլիոն աստիճան: Վոլֆրամը շատ խոստումնալից մետաղ է որպես տաք պլազմայի հետ անմիջական շփման բաղադրամասերի նյութ: Սա ապացուցվել է IPP-ի լայնածավալ հետազոտություններով: Այնուամենայնիվ, մինչ այժմ չլուծված խնդիրը նյութի փխրունությունն էր. վոլֆրամը կորցնում է իր ամրությունը էլեկտրակայանի պայմաններում: Տեղական սթրեսը` լարվածությունը, ձգումը կամ ճնշումը, չեն կարող խուսափել նյութի մի փոքր զիջելով: Փոխարենը ձևավորվում են ճաքեր. հետևաբար, բաղադրիչները շատ զգայուն են արձագանքում տեղային ծանրաբեռնվածությանը:

Այդ իսկ պատճառով IPP-ն փնտրում էր լոկալ լարվածությունը բաշխելու ունակ կառույցներ։ Օպտիկամանրաթելերով ամրացված կերամիկաները ծառայել են որպես մոդելներ. Օրինակ, փխրուն սիլիցիումի կարբիդը հինգ անգամ ավելի ամուր է դառնում, երբ ամրացվում է սիլիցիումի կարբիդի մանրաթելերով: Մի քանի նախնական ուսումնասիրություններից հետո IPP գիտնական Յոհան Ռիշը պետք է ուսումնասիրեր, թե արդյոք նմանատիպ բուժումը կարող է աշխատել վոլֆրամ մետաղի հետ:

Առաջին քայլը նոր նյութի արտադրությունն էր։ Վոլֆրամի մատրիցը պետք է ամրացվեր ծածկված երկար մանրաթելերով, որոնք կազմված էին մամլված վոլֆրամի մետաղալարից՝ բարակ մազերի նման: Հաղորդալարերը, որոնք ի սկզբանե նախատեսված էին որպես լուսավոր թելեր լույսի լամպերի համար, որտեղ մատակարարվում էր Osram GmbH-ի կողմից: IPP-ում ուսումնասիրվել են դրանք ծածկելու տարբեր նյութեր, ներառյալ էրբիումի օքսիդը: Ամբողջովին պատված վոլֆրամի մանրաթելերն այնուհետև հավաքվել են միասին՝ զուգահեռ կամ հյուսված: Լարերի միջև բացերը վոլֆրամով լրացնելու համար Յոհան Ռիշը և նրա գործընկերները նոր գործընթաց մշակեցին անգլիական արդյունաբերական գործընկեր Archer Technicoat Ltd.-ի հետ համատեղ: Մինչդեռ վոլֆրամի մշակման մասերը սովորաբար սեղմվում են մետաղի փոշուց բարձր ջերմաստիճանի և ճնշման տակ, ավելին. Գտնվել է միացության արտադրության մեղմ մեթոդ. վոլֆրամը նստում է գազային խառնուրդից ստացված լարերի վրա՝ կիրառելով միջին ջերմաստիճանի քիմիական պրոցեսը։ ջերմաստիճանները. Սա առաջին անգամն էր, որ վոլֆրամով ամրացված վոլֆրամը հաջողությամբ արտադրվեց՝ ստանալով ցանկալի արդյունք. առաջին փորձարկումներից հետո նոր միացության ճեղքման ամրությունը արդեն եռապատկվել էր առանց մանրաթելային վոլֆրամի նկատմամբ:

Երկրորդ քայլը ուսումնասիրելն էր, թե ինչպես է դա աշխատում: Որոշիչ գործոնը ցույց տվեց, որ մանրաթելերը կամրջում են մատրիցայի ճաքերը և կարող են նյութի մեջ տեղային գործող էներգիան բաշխել: Այստեղ մանրաթելերի և վոլֆրամի մատրիցայի միջերեսները, մի կողմից, պետք է լինեն բավական թույլ, որպեսզի տեղի ունենան ճաքերի առաջացման ժամանակ, իսկ մյուս կողմից՝ բավականաչափ ամուր, որպեսզի փոխանցեն ուժը մանրաթելերի և մատրիցայի միջև: Ճկման թեստերում դա կարելի էր ուղղակիորեն դիտարկել ռենտգեն միկրոտոմոգրաֆիայի միջոցով: Սա ցույց տվեց նյութի հիմնական գործառույթը:

Այնուամենայնիվ, նյութի օգտակարության համար որոշիչն այն է, որ ուժեղացված ամրությունը պահպանվում է, երբ այն կիրառվում է: Յոհան Ռիշը ստուգել է դա՝ ուսումնասիրելով նմուշները, որոնք փխրուն են եղել նախնական ջերմային մշակման արդյունքում: Երբ նմուշները ենթարկվում էին սինքրոտրոնային ճառագայթման կամ դրվում էին էլեկտրոնային մանրադիտակի տակ, դրանք ձգելով և ճկելով նույնպես հաստատեցին այս դեպքում նյութի բարելավված հատկությունները.

Այսպիսով, նոր նյութը հասկանալու և արտադրելու սկզբունքները հաստատված են: Այժմ նմուշները պետք է արտադրվեն գործընթացի բարելավված պայմաններում և օպտիմիզացված միջերեսներով, ինչը նախապայման է լայնածավալ արտադրության համար: Նոր նյութը կարող է հետաքրքրություն առաջացնել նաև միաձուլման հետազոտության ոլորտից դուրս: