ചൂടുള്ള ഫ്യൂഷൻ പ്ലാസ്മയെ വലയം ചെയ്യുന്ന പാത്രത്തിൻ്റെ ഉയർന്ന സമ്മർദമുള്ള ഭാഗങ്ങൾക്കുള്ള മെറ്റീരിയലായി ടങ്സ്റ്റൺ പ്രത്യേകിച്ചും അനുയോജ്യമാണ്, ഇത് ഏറ്റവും ഉയർന്ന ദ്രവണാങ്കം ഉള്ള ലോഹമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, ഒരു പോരായ്മ അതിൻ്റെ പൊട്ടുന്നതാണ്, ഇത് സമ്മർദ്ദത്തിൻകീഴിൽ അതിനെ ദുർബലവും കേടുപാടുകൾക്ക് വിധേയവുമാക്കുന്നു. ഗാർച്ചിംഗിലെ മാക്‌സ് പ്ലാങ്ക് ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഫോർ പ്ലാസ്മ ഫിസിക്‌സ് (ഐപിപി) ഒരു നോവൽ, കൂടുതൽ പ്രതിരോധശേഷിയുള്ള സംയുക്ത മെറ്റീരിയൽ ഇപ്പോൾ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്. പൂശിയ ടങ്സ്റ്റൺ വയറുകൾ ഉൾച്ചേർത്ത ഏകതാനമായ ടങ്സ്റ്റൺ ഇതിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ഒരു സാധ്യതാ പഠനം പുതിയ സംയുക്തത്തിൻ്റെ അടിസ്ഥാന അനുയോജ്യത കാണിച്ചു.

ഐപിപിയിൽ നടത്തിയ ഗവേഷണത്തിൻ്റെ ലക്ഷ്യം സൂര്യനെപ്പോലെ, ആറ്റോമിക് ന്യൂക്ലിയസുകളുടെ സംയോജനത്തിൽ നിന്ന് ഊർജ്ജം ലഭിക്കുന്ന ഒരു പവർ പ്ലാൻ്റ് വികസിപ്പിക്കുക എന്നതാണ്. കുറഞ്ഞ സാന്ദ്രതയുള്ള ഹൈഡ്രജൻ പ്ലാസ്മയാണ് ഇന്ധനം ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ഫ്യൂഷൻ ഫയർ ജ്വലിപ്പിക്കാൻ പ്ലാസ്മയെ കാന്തിക മണ്ഡലങ്ങളിൽ ഒതുക്കുകയും ഉയർന്ന താപനിലയിൽ ചൂടാക്കുകയും വേണം. കാമ്പിൽ 100 ​​ദശലക്ഷം ഡിഗ്രി കൈവരിക്കുന്നു. ചൂടുള്ള പ്ലാസ്മയുമായി നേരിട്ട് സമ്പർക്കം പുലർത്തുന്ന ഘടകങ്ങൾക്കുള്ള പദാർത്ഥമെന്ന നിലയിൽ ടങ്സ്റ്റൺ വളരെ പ്രതീക്ഷ നൽകുന്ന ലോഹമാണ്. ഐപിപിയിലെ വിപുലമായ അന്വേഷണങ്ങളിലൂടെ ഇത് തെളിയിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, ഇതുവരെ പരിഹരിക്കപ്പെടാത്ത ഒരു പ്രശ്നം മെറ്റീരിയലിൻ്റെ പൊട്ടുന്നതായിരുന്നു: പവർ പ്ലാൻ്റിൻ്റെ അവസ്ഥയിൽ ടങ്സ്റ്റണിന് അതിൻ്റെ കാഠിന്യം നഷ്ടപ്പെടുന്നു. പ്രാദേശിക സമ്മർദ്ദം - പിരിമുറുക്കം, വലിച്ചുനീട്ടൽ അല്ലെങ്കിൽ മർദ്ദം - മെറ്റീരിയൽ ചെറുതായി വഴിമാറിക്കൊടുക്കുന്നതിലൂടെ ഒഴിവാക്കാൻ കഴിയില്ല. പകരം വിള്ളലുകൾ രൂപം കൊള്ളുന്നു: അതിനാൽ ഘടകങ്ങൾ പ്രാദേശിക ഓവർലോഡിംഗിനോട് വളരെ സെൻസിറ്റീവ് ആയി പ്രതികരിക്കുന്നു.

അതുകൊണ്ടാണ് പ്രാദേശിക ടെൻഷൻ വിതരണം ചെയ്യാൻ കഴിവുള്ള ഘടനകൾക്കായി IPP നോക്കിയത്. ഫൈബർ-റൈൻഫോഴ്‌സ്ഡ് സെറാമിക്‌സ് മോഡലുകളായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു: ഉദാഹരണത്തിന്, പൊട്ടുന്ന സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് നാരുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ശക്തിപ്പെടുത്തുമ്പോൾ അഞ്ചിരട്ടി കടുപ്പമുള്ളതാണ്. ഏതാനും പ്രാഥമിക പഠനങ്ങൾക്ക് ശേഷം, ഐപിപി ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ജോഹാൻ റീഷ്, ടങ്സ്റ്റൺ ലോഹവുമായി സമാനമായ ചികിത്സ പ്രവർത്തിക്കുമോ എന്ന് അന്വേഷിക്കുകയായിരുന്നു.

പുതിയ മെറ്റീരിയൽ നിർമ്മിക്കുക എന്നതായിരുന്നു ആദ്യപടി. ഒരു ടങ്സ്റ്റൺ മാട്രിക്സ്, മുടി പോലെ നേർത്ത പുറംതള്ളപ്പെട്ട ടങ്സ്റ്റൺ വയർ അടങ്ങിയ പൊതിഞ്ഞ നീളമുള്ള നാരുകൾ കൊണ്ട് ശക്തിപ്പെടുത്തേണ്ടതുണ്ട്. വയറുകൾ, യഥാർത്ഥത്തിൽ ലൈറ്റ് ബൾബുകൾക്കായുള്ള തിളങ്ങുന്ന ഫിലമെൻ്റുകളായി ഉദ്ദേശിച്ചുള്ളതാണ്, അവിടെ വിതരണം ചെയ്തത് ഒസ്റാം GmbH ആണ്. എർബിയം ഓക്സൈഡ് ഉൾപ്പെടെ, അവയെ പൂശുന്നതിനുള്ള വിവിധ വസ്തുക്കൾ ഐപിപിയിൽ അന്വേഷിച്ചു. പൂർണ്ണമായും പൂശിയ ടങ്സ്റ്റൺ നാരുകൾ സമാന്തരമായോ നെയ്തെടുത്തോ ഒരുമിച്ച് കൂട്ടിക്കെട്ടി. ടങ്സ്റ്റൺ ജോഹാൻ റൈഷും സഹപ്രവർത്തകരും ചേർന്ന് വയറുകൾക്കിടയിലുള്ള വിടവുകൾ നികത്താൻ ഇംഗ്ലീഷ് വ്യവസായ പങ്കാളിയായ ആർച്ചർ ടെക്നികോട്ട് ലിമിറ്റഡുമായി ചേർന്ന് ഒരു പുതിയ പ്രക്രിയ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. അതേസമയം ടങ്സ്റ്റൺ വർക്ക്പീസുകൾ സാധാരണയായി ഉയർന്ന താപനിലയിലും മർദ്ദത്തിലും ലോഹപ്പൊടിയിൽ നിന്ന് ഒരുമിച്ച് അമർത്തുന്നു. സംയുക്തം ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള സൌമ്യമായ രീതി കണ്ടെത്തി: ടങ്സ്റ്റൺ ഒരു രാസവസ്തു പ്രയോഗിച്ച് വാതക മിശ്രിതത്തിൽ നിന്ന് വയറുകളിൽ നിക്ഷേപിക്കുന്നു മിതമായ താപനിലയിൽ പ്രക്രിയ. ടങ്സ്റ്റൺ-ഫൈബർ-റൈൻഫോഴ്സ്ഡ് ടങ്സ്റ്റൺ വിജയകരമായി ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നത് ഇതാദ്യമാണ്, ആഗ്രഹിച്ച ഫലത്തോടെ: ആദ്യ പരീക്ഷണങ്ങൾക്ക് ശേഷം ഫൈബർലെസ് ടങ്സ്റ്റണുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് പുതിയ സംയുക്തത്തിൻ്റെ ഫ്രാക്ചർ കാഠിന്യം ഇതിനകം മൂന്നിരട്ടിയായി.

ഇത് എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു എന്ന് അന്വേഷിക്കുക എന്നതായിരുന്നു രണ്ടാമത്തെ ഘട്ടം: ഫൈബർ ബ്രിഡ്ജ് മാട്രിക്സിൽ വിള്ളലുകൾ വീഴുകയും മെറ്റീരിയലിൽ പ്രാദേശികമായി പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഊർജ്ജം വിതരണം ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു എന്നതാണ് നിർണായക ഘടകം. ഇവിടെ നാരുകൾക്കും ടങ്സ്റ്റൺ മാട്രിക്സിനും ഇടയിലുള്ള ഇൻ്റർഫേസുകൾ, ഒരു വശത്ത്, വിള്ളലുകൾ ഉണ്ടാകുമ്പോൾ വഴിമാറാൻ കഴിയുന്നത്ര ദുർബലമായിരിക്കണം, മറുവശത്ത്, നാരുകൾക്കും മാട്രിക്സിനും ഇടയിലുള്ള ബലം കൈമാറാൻ ശക്തമായിരിക്കണം. ബെൻഡിംഗ് ടെസ്റ്റുകളിൽ ഇത് എക്സ്-റേ മൈക്രോടോമോഗ്രാഫി വഴി നേരിട്ട് നിരീക്ഷിക്കാവുന്നതാണ്. ഇത് മെറ്റീരിയലിൻ്റെ അടിസ്ഥാന പ്രവർത്തനത്തെ പ്രകടമാക്കി.

എന്നിരുന്നാലും, മെറ്റീരിയലിൻ്റെ ഉപയോഗത്തിന് നിർണ്ണായകമായത്, അത് പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ മെച്ചപ്പെടുത്തിയ കാഠിന്യം നിലനിർത്തുന്നു എന്നതാണ്. മുൻകാല താപ ചികിത്സയിലൂടെ തകർന്ന സാമ്പിളുകൾ പരിശോധിച്ച് ജോഹാൻ റീഷ് ഇത് പരിശോധിച്ചു. സാമ്പിളുകൾ സിൻക്രോട്രോൺ വികിരണത്തിന് വിധേയമാക്കുകയോ ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പിന് കീഴിൽ വയ്ക്കുകയോ ചെയ്യുമ്പോൾ, അവയെ വലിച്ചുനീട്ടുകയും വളയ്ക്കുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ, ഈ സാഹചര്യത്തിൽ മെച്ചപ്പെട്ട മെറ്റീരിയൽ ഗുണങ്ങൾ സ്ഥിരീകരിച്ചു: സമ്മർദ്ദം ചെലുത്തുമ്പോൾ മാട്രിക്സ് പരാജയപ്പെടുകയാണെങ്കിൽ, സംഭവിക്കുന്ന വിള്ളലുകൾ പരിഹരിക്കാനും അവയെ തടയാനും നാരുകൾക്ക് കഴിയും.

പുതിയ മെറ്റീരിയൽ മനസ്സിലാക്കുന്നതിനും ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിനുമുള്ള തത്വങ്ങൾ അങ്ങനെ തീർപ്പാക്കിയിരിക്കുന്നു. മെച്ചപ്പെട്ട പ്രോസസ്സ് സാഹചര്യങ്ങളിലും ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്ത ഇൻ്റർഫേസുകളിലും സാമ്പിളുകൾ ഇപ്പോൾ നിർമ്മിക്കേണ്ടതുണ്ട്, ഇത് വലിയ തോതിലുള്ള ഉൽപാദനത്തിന് മുൻവ്യവസ്ഥയാണ്. പുതിയ മെറ്റീരിയൽ ഫ്യൂഷൻ ഗവേഷണ മേഖലയ്ക്കപ്പുറം താൽപ്പര്യമുള്ളതായിരിക്കാം.