It-tungstenu huwa partikolarment adattat bħala materjal għal partijiet stressati ħafna tal-bastiment li jagħlqu plażma ta 'fużjoni sħuna, billi huwa l-metall bl-ogħla punt tat-tidwib. Żvantaġġ, madankollu, huwa l-fraġilità tiegħu, li taħt stress jagħmilha fraġli u suxxettibbli għall-ħsara. Materjal kompost ġdid u aktar reżiljenti issa ġie żviluppat mill-Istitut Max Planck għall-Fiżika tal-Plażma (IPP) f'Garching. Tikkonsisti minn tungstenu omoġenju b'wajers tat-tungstenu miksijin inkorporati. Studju ta' fattibilità għadu kemm wera l-adegwatezza bażika tal-kompost il-ġdid.

L-għan tar-riċerka li saret fl-IPP huwa li tiżviluppa impjant tal-enerġija li, bħax-xemx, jieħu l-enerġija mill-fużjoni ta 'nuklei atomiċi. Il-fjuwil użat huwa plażma ta 'l-idroġenu ta' densità baxxa. Biex taqbad in-nar tal-fużjoni, il-plażma trid tkun limitata f'kampi manjetiċi u msaħħna għal temperatura għolja. Fil-qalba tintlaħaq 100 miljun grad. It-tungstenu huwa metall promettenti ħafna bħala materjal għall-komponenti li jiġu f'kuntatt dirett mal-plażma sħuna. Dan intwera minn investigazzjonijiet estensivi fl-IPP. Problema li s'issa ma ġietx solvuta, madankollu, kienet il-fraġilità tal-materjal: It-tungstenu jitlef it-toughness tiegħu taħt il-kundizzjonijiet tal-impjant tal-enerġija. L-istress lokali - tensjoni, tiġbid jew pressjoni - ma jistax jiġi eliminat mill-materjal li jċedi ftit. Minflok jiffurmaw xquq: Il-komponenti għalhekk jirreaġixxu b'mod sensittiv ħafna għal tagħbija żejda lokali.

Kien għalhekk li l-IPP fittxet strutturi kapaċi jqassmu t-tensjoni lokali. Ċeramika rinfurzata bil-fibra serviet bħala mudelli: Pereżempju, il-karbur tas-silikon fraġli huwa magħmul ħames darbiet aktar iebsa meta rinfurzat b'fibri tal-karbur tas-silikon. Wara ftit studji preliminari, ix-xjenzat tal-IPP Johann Riesch kellu jinvestiga jekk trattament simili jistax jaħdem bil-metall tat-tungstenu.

L-ewwel pass kien li tipproduċi l-materjal il-ġdid. Matriċi tat-tungstenu kellha tiġi rinfurzata b'fibri twal miksija li jikkonsistu minn wajer tat-tungstenu estruż irqiq bħala xagħar. Il-wajers, oriġinarjament maħsuba bħala filamenti luminużi għall-bozoz tad-dawl, fejn ipprovduti minn Osram GmbH. Diversi materjali għall-kisi tagħhom ġew investigati fl-IPP, inkluż l-ossidu tal-erbju. Il-fibri tat-tungstenu kompletament miksija mbagħad ġew magħqud flimkien, jew paralleli jew mmaljati. Biex timla l-vojt bejn il-wajers bit-tungstenu Johann Riesch u sħabu mbagħad żviluppaw proċess ġdid flimkien mas-sieħeb industrijali Ingliż Archer Technicoat Ltd. Billi l-biċċiet tax-xogħol tat-tungstenu huma ġeneralment ippressati flimkien minn trab tal-metall f'temperatura u pressjoni għolja, metodu ġentili ta 'produzzjoni tal-kompost instab: It-tungstenu huwa depożitat fuq il-wajers minn taħlita gassuża billi jiġi applikat proċess kimiku f'temperaturi moderati. Din kienet l-ewwel darba li t-tungstenu rinfurzat bil-fibra tat-tungstenu ġie prodott b'suċċess, bir-riżultat mixtieq: L-ebusija tal-ksur tal-kompost il-ġdid kienet diġà ttriplikat fir-rigward tat-tungstenu mingħajr fibri wara l-ewwel testijiet.

It-tieni pass kien li jiġi investigat kif jaħdem dan: Il-fattur deċiżiv wera li kien li l-fibri jgħaqqdu xquq fil-matriċi u jistgħu jqassmu l-enerġija li taġixxi lokalment fil-materjal. Hawnhekk l-interfaces bejn il-fibri u l-matriċi tat-tungstenu, minn naħa waħda, għandhom ikunu dgħajfa biżżejjed biex iċedu meta jiffurmaw xquq u, min-naħa l-oħra, ikunu b'saħħithom biżżejjed biex jittrasmettu l-forza bejn il-fibri u l-matriċi. Fit-testijiet tal-liwi dan jista' jiġi osservat direttament permezz ta' mikrotomografija bir-raġġi-X. Dan wera l-funzjonament bażiku tal-materjal.

Deċisiv għall-utilità tal-materjal, madankollu, huwa li l-ebusija msaħħa tinżamm meta tiġi applikata. Johann Riesch ikkontrolla dan billi investiga kampjuni li kienu ġew imfarrak minn trattament termali preċedenti. Meta l-kampjuni kienu soġġetti għal radjazzjoni synchrotron jew imqiegħda taħt il-mikroskopju elettroniku, it-tiġbid u t-tgħawwiġ tagħhom ikkonfermaw ukoll f'dan il-każ il-proprjetajiet tal-materjal imtejba: Jekk il-matriċi tfalli meta tkun stressata, il-fibri huma kapaċi jġorru x-xquq li jseħħu u jwaqqfuhom.

Il-prinċipji għall-fehim u l-produzzjoni tal-materjal il-ġdid huma għalhekk stabbiliti. Il-kampjuni issa għandhom jiġu prodotti taħt kundizzjonijiet ta 'proċess imtejba u b'interfaces ottimizzati, dan huwa l-prerekwiżit għal produzzjoni fuq skala kbira. Il-materjal il-ġdid jista' jkun ta' interess ukoll lil hinn mill-qasam tar-riċerka tal-fużjoni.