Volframo estas precipe taŭga kiel materialo por tre streĉitaj partoj de la ŝipo enfermanta varman fuzioplasmon, ĝi estante la metalo kun la plej alta frostopunkto.Malavantaĝo, tamen, estas ĝia fragileco, kiu sub streso igas ĝin delikata kaj inklina al damaĝo.Nova, pli rezistema kunmetaĵmaterialo nun estis evoluigita fare de Max Planck Institute for Plasma Physics (IPP) ĉe Garching.Ĝi konsistas el homogena volframo kun tegitaj volframoj enigitaj.Faktebleca studo ĵus montris la bazan taŭgecon de la nova kunmetaĵo.

La celo de la esplorado farita ĉe IPP estas evoluigi elektrocentralon kiu, kiel la suno, derivas energion de fuzio de atomkernoj.La fuelo uzita estas malalt-denseca hidrogena plasmo.Por ekbruligi la fuziofajron, la plasmo devas esti limigita en kampoj kaj varmigita al alta temperaturo.En la kerno 100 milionoj da gradoj estas atingitaj.Volframo estas tre promesplena metalo kiel materialo por komponentoj venantaj en rektan kontakton kun la varma plasmo.Tio estis pruvita per ampleksaj enketoj ĉe IPP.Ĝis nun nesolvita problemo, tamen, estis la fragileco de la materialo: volframo perdas sian fortikecon sub elektrocentralaj kondiĉoj.Loka streĉo - streĉiĝo, streĉado aŭ premo - ne povas esti forigita per la materialo iomete cedante.Fendetoj formiĝas anstataŭe: Komponantoj do tre senteme reagas al loka troŝarĝado.

Tial IPP serĉis strukturojn kapablajn distribui lokan streĉiĝon.Fibro-plifortigita ceramikaĵo funkciis kiel modeloj: Ekzemple, fragila siliciokarbido fariĝas kvinoble pli malmola kiam plifortikigita kun siliciokarbidofibroj.Post kelkaj antaŭstudoj IPP-sciencisto Johann Riesch devis esplori ĉu simila traktado povas funkcii kun volframmetalo.

La unua paŝo estis produkti la novan materialon.Volframa matrico devis esti plifortikigita per tegitaj longaj fibroj konsistantaj el eltrudita volframa drato maldika kiel hararo.La dratoj, origine celitaj kiel helaj filamentoj por ampoloj, kie liveritaj fare de Osram GmbH.Diversaj materialoj por tegado de ili estis esploritaj ĉe IPP, inkluzive de erbiooksido.La tute kovritaj volframfibroj tiam estis kunigitaj, aŭ paralelaj aŭ plektitaj.Por plenigi la interspacojn inter la dratoj per volframo Johann Riesch kaj liaj kunlaborantoj tiam evoluigis novan procezon lige kun angla industria partnero Archer Technicoat Ltd. Dum volframaj laborpecoj estas kutime kunpremitaj de metala pulvoro ĉe alta temperaturo kaj premo, pli milda metodo de produktado de la kunmetaĵo estis trovita: La volframo estas deponita sur la dratoj de gasa miksaĵo aplikante kemian procezon ĉe moderaj temperaturoj.Tio estis la unua fojo, ke oni sukcese produktis tungsten-fibro-plifortigitan volframon, kun la dezirata rezulto: La frakturforto de la nova kunmetaĵo jam triobliĝis rilate al senfibra volframo post la unuaj provoj.

La dua paŝo estis esplori kiel tio funkcias: La decida faktoro pruvis esti ke la fibroj pontas fendetojn en la matrico kaj povas distribui la loke agantan energion en la materialo.Ĉi tie la interfacoj inter fibroj kaj la volframa matrico, unuflanke, devas esti sufiĉe malfortaj por cedi kiam fendetoj formiĝas kaj, aliflanke, esti sufiĉe fortaj por transdoni la forton inter la fibroj kaj matrico.En fleksaj testoj tio povus esti observita rekte per Rentgenfota mikrotomografio.Ĉi tio pruvis la bazan funkciadon de la materialo.

Decida por la utileco de la materialo, aliflanke, estas ke la plifortigita fortikeco estas konservita kiam ĝi estas aplikata.Johann Riesch kontrolis tion esplorante provaĵojn kiuj estis embriataj per antaŭa termika traktado.Kiam la specimenoj estis submetitaj al sinkrotrona radiado aŭ metitaj sub la elektronmikroskopon, streĉado kaj fleksado de ili ankaŭ konfirmis ĉi-kaze la plibonigitajn materialajn ecojn: Se la matrico malsukcesas kiam streĉite, la fibroj kapablas transponti la fendojn okazantajn kaj deteni ilin.

La principoj por kompreni kaj produkti la novan materialon estas tiel fiksitaj.Provaĵoj nun estas produktotaj sub plibonigitaj procezkondiĉoj kaj kun optimumigitaj interfacoj, tio estante la antaŭkondiĉo por grandskala produktado.La nova materialo ankaŭ povus esti de intereso preter la kampo de fuzioesplorado.