Volfram je posebno pogodan kao materijal za delove posude sa visokim opterećenjem koji obuhvataju vruću fuzionu plazmu, jer je metal sa najvišom tačkom topljenja.Nedostatak je, međutim, njegova krhkost, što ga pod stresom čini krhkim i sklonim oštećenjima.Novi, otporniji složeni materijal sada je razvio Max Planck Institut za fiziku plazme (IPP) u Garchingu.Sastoji se od homogenog volframa sa umetnutim obloženim volframovim žicama.Studija izvodljivosti je upravo pokazala osnovnu prikladnost novog spoja.

Cilj istraživanja sprovedenog na IPP-u je razvoj elektrane koja, kao i sunce, dobija energiju fuzijom atomskih jezgara.Gorivo koje se koristi je vodonikova plazma niske gustine.Da bi se zapalila fuzijska vatra, plazma mora biti zatvorena u magnetnim poljima i zagrijana do visoke temperature.U jezgru se postiže 100 miliona stepeni.Volfram je vrlo obećavajući metal kao materijal za komponente koje dolaze u direktan kontakt sa vrućom plazmom.To su pokazala opsežna istraživanja u IPP-u.Do sada neriješen problem, međutim, bila je krhkost materijala: volfram gubi svoju žilavost u uslovima elektrane.Lokalni stres – napetost, istezanje ili pritisak – ne može se izbjeći tako što materijal lagano popušta.Umjesto toga nastaju pukotine: Komponente stoga vrlo osjetljivo reagiraju na lokalno preopterećenje.

Zato je IPP tražio strukture sposobne da distribuiraju lokalnu napetost.Keramika ojačana vlaknima poslužila je kao model: Na primjer, krhki silicijum karbid postaje pet puta čvršći kada je ojačan vlaknima od silicijum karbida.Nakon nekoliko preliminarnih studija, naučnik IPP-a Johann Riesch trebao je istražiti može li sličan tretman funkcionirati s metalom volframa.

Prvi korak je bio proizvodnja novog materijala.Volframova matrica je morala biti ojačana obloženim dugim vlaknima koja se sastoje od ekstrudirane volframove žice tanke kao kosa.Žice, prvobitno zamišljene kao svjetleće niti za sijalice, gdje ih je isporučio Osram GmbH.Na IPP-u su istraženi različiti materijali za njihovo oblaganje, uključujući erbij oksid.Potpuno presvučena volframova vlakna su zatim skupljena zajedno, bilo paralelno ili upletena.Da bi popunili praznine između žica sa volframom, Johann Riesch i njegovi suradnici su zatim razvili novi proces u suradnji s engleskim industrijskim partnerom Archer Technicoat Ltd. pronađena je nježna metoda proizvodnje spoja: Volfram se nanosi na žice iz plinovite mješavine primjenom kemijskog procesa na umjerenim temperaturama.Ovo je bio prvi put da je volfram ojačan volframom ojačan volframom uspješno proizveden, sa željenim rezultatom: žilavost loma novog spoja već se utrostručila u odnosu na volfram bez vlakana nakon prvih testova.

Drugi korak je bio da se istraži kako ovo funkcionira: odlučujući faktor se pokazao da vlakna premošćuju pukotine u matriksu i mogu distribuirati lokalno djelujuću energiju u materijalu.Ovdje interfejs između vlakana i volframove matrice, s jedne strane, mora biti dovoljno slab da popusti kada se formiraju pukotine i, s druge strane, biti dovoljno jak da prenese silu između vlakana i matrice.U testovima savijanja to se moglo uočiti direktno pomoću rendgenske mikrotomografije.Ovo je pokazalo osnovno funkcioniranje materijala.

Odlučujuće za korisnost materijala, međutim, je da se povećana žilavost održava kada se nanosi.Johann Riesch je to provjerio istražujući uzorke koji su bili krhki prethodnom termičkom obradom.Kada su uzorci bili podvrgnuti sinhrotronskom zračenju ili stavljeni pod elektronski mikroskop, njihovo istezanje i savijanje je također potvrdilo u ovom slučaju poboljšana svojstva materijala: Ako matrica pokvari pri naprezanju, vlakna su u stanju premostiti nastajuće pukotine i zaustaviti ih.

Principi za razumijevanje i proizvodnju novog materijala su tako utvrđeni.Uzorci se sada proizvode pod poboljšanim procesnim uslovima i sa optimizovanim interfejsima, što je preduslov za proizvodnju velikih razmera.Novi materijal bi također mogao biti od interesa izvan polja istraživanja fuzije.