ვოლფრამი განსაკუთრებით შესაფერისია, როგორც მასალა ჭურჭლის მაღალი სტრესის მქონე ნაწილებისთვის, რომელიც მოიცავს ცხელი შერწყმის პლაზმას, ეს არის ლითონი უმაღლესი დნობის წერტილით. თუმცა, მინუსი არის მისი მტვრევადობა, რაც სტრესის პირობებში მას მყიფეს და დაზიანებისკენ მიდრეკილს ხდის. მაქს პლანკის პლაზმის ფიზიკის ინსტიტუტის (IPP) მიერ Garching-ში, ახლა შეიქმნა ახალი, უფრო ელასტიური ნაერთი მასალა. იგი შედგება ერთგვაროვანი ვოლფრამისგან, დაფარული ვოლფრამის მავთულებით. ტექნიკურ-ეკონომიკურმა კვლევამ ახლახან აჩვენა ახალი ნაერთის ძირითადი ვარგისიანობა.

IPP-ში ჩატარებული კვლევის მიზანია ელექტროსადგურის შექმნა, რომელიც მზის მსგავსად ენერგიას ატომური ბირთვების შერწყმიდან იღებს. გამოყენებული საწვავი არის დაბალი სიმკვრივის წყალბადის პლაზმა. შერწყმის ცეცხლის გასანათებლად პლაზმა უნდა შემოიფარგლოს მაგნიტურ ველებში და გაცხელდეს მაღალ ტემპერატურამდე. ბირთვში მიიღწევა 100 მილიონი გრადუსი. ვოლფრამი არის უაღრესად პერსპექტიული მეტალი, როგორც მასალა კომპონენტებისთვის, რომლებიც უშუალო კონტაქტშია ცხელ პლაზმასთან. ეს აჩვენა IPP-ის ფართო გამოკვლევებმა. თუმცა, აქამდე გადაუჭრელი პრობლემა იყო მასალის მტვრევადობა: ვოლფრამი კარგავს თავის სიმტკიცეს ელექტროსადგურის პირობებში. ლოკალური სტრესი - დაძაბულობა, დაჭიმვა ან წნევა - არ შეიძლება აღმოიფხვრას მასალის ოდნავ დათმობით. ამის ნაცვლად წარმოიქმნება ბზარები: ამიტომ კომპონენტები ძალიან მგრძნობიარედ რეაგირებენ ადგილობრივ გადატვირთვაზე.

სწორედ ამიტომ IPP ეძებდა სტრუქტურებს, რომლებსაც შეეძლოთ ადგილობრივი დაძაბულობის განაწილება. ბოჭკოებით გამაგრებული კერამიკა ემსახურება როგორც მოდელებს: მაგალითად, მყიფე სილიციუმის კარბიდი ხუთჯერ უფრო მკაცრი ხდება სილიციუმის კარბიდის ბოჭკოებით გამაგრებისას. რამდენიმე წინასწარი კვლევის შემდეგ IPP მეცნიერს იოჰან რიშს უნდა გამოეკვლია, შეუძლია თუ არა მსგავსი მკურნალობა ვოლფრამის მეტალთან მუშაობას.

პირველი ნაბიჯი იყო ახალი მასალის დამზადება. ვოლფრამის მატრიცა უნდა გამაგრებულიყო დაფარული გრძელი ბოჭკოებით, რომელიც შედგებოდა წნეხილი ვოლფრამის მავთულისგან, თხელი თმა. მავთულები, თავდაპირველად განკუთვნილი იყო როგორც მანათობელი ძაფები ნათურებისთვის, სადაც მოწოდებული იყო Osram GmbH-ის მიერ. IPP-ზე გამოკვლეული იყო მათი დაფარვის სხვადასხვა მასალები, მათ შორის ერბიუმის ოქსიდი. მთლიანად დაფარული ვოლფრამის ბოჭკოები შემდეგ იყო შეფუთული ერთად, ან პარალელურად ან ლენტებით. ვოლფრამის სადენებს შორის არსებული ხარვეზების შესავსებად, იოჰან რიშმა და მისმა თანამშრომლებმა შეიმუშავეს ახალი პროცესი ინგლისურ ინდუსტრიულ პარტნიორთან ერთად, Archer Technicoat Ltd. მაშინ როდესაც ვოლფრამის სამუშაო ნაწილებს, როგორც წესი, დაჭერით ლითონის ფხვნილიდან მაღალ ტემპერატურაზე და წნევაზე, აღმოჩნდა ნაერთის წარმოების ნაზი მეთოდი: ვოლფრამი დეპონირდება მავთულხლართებზე აირისებრი ნარევიდან ქიმიური პროცესის გამოყენებით ზომიერ ტემპერატურაზე. ეს იყო პირველი შემთხვევა, როდესაც ვოლფრამი-ბოჭკოვანი გამაგრებული ვოლფრამი წარმატებით იქნა წარმოებული, სასურველი შედეგით: ახალი ნაერთის მოტეხილობის სიმტკიცე უკვე სამჯერ გაიზარდა უბოჭკოვანი ვოლფრამის მიმართ პირველი ტესტების შემდეგ.

მეორე ნაბიჯი იყო იმის გამოკვლევა, თუ როგორ მუშაობს ეს: გადამწყვეტი ფაქტორი აღმოჩნდა, რომ ბოჭკოები ახდენენ ბზარებს მატრიცაში და შეუძლიათ ადგილობრივად მოქმედი ენერგიის განაწილება მასალაში. აქ ბოჭკოებსა და ვოლფრამის მატრიცას შორის ინტერფეისი, ერთი მხრივ, უნდა იყოს საკმარისად სუსტი, რათა ადგილი დარჩეს ბზარების წარმოქმნისას და, მეორე მხრივ, საკმარისად ძლიერი, რათა გადასცეს ძალა ბოჭკოებსა და მატრიქსს შორის. მოღუნვის ტესტებში ეს შეიძლება დაფიქსირდეს უშუალოდ რენტგენის მიკროტომოგრაფიის საშუალებით. ამან აჩვენა მასალის ძირითადი ფუნქციონირება.

თუმცა, გადამწყვეტი მასალის სარგებლიანობისთვის არის ის, რომ გაძლიერებული სიმტკიცე შენარჩუნებულია მისი გამოყენებისას. იოჰან რიშმა ეს შეამოწმა ნიმუშების გამოკვლევით, რომლებიც ადრე თერმული დამუშავებით იყო დამტვრეული. როდესაც ნიმუშები ექვემდებარებოდა სინქროტრონის გამოსხივებას ან ელექტრონულ მიკროსკოპის ქვეშ მოთავსებას, მათი გაჭიმვა და მოხრა ასევე ამ შემთხვევაში ადასტურებდა მასალის გაუმჯობესებულ თვისებებს: თუ მატრიცა დაძაბვისას იშლება, ბოჭკოებს შეუძლიათ წარმოქმნილი ბზარების გადალახვა და მათი შეჩერება.

ამრიგად, ახალი მასალის გააზრებისა და წარმოების პრინციპები დალაგებულია. ნიმუშები ახლა მზადდება გაუმჯობესებული პროცესის პირობებში და ოპტიმიზებული ინტერფეისით, რაც ფართომასშტაბიანი წარმოების წინაპირობაა. ახალი მასალა შესაძლოა საინტერესო იყოს შერწყმის კვლევის სფეროს მიღმაც.