Volfram er sérstaklega hentugur sem efni fyrir mjög streituvalda hluta skipsins sem umlykur heitt samrunaplasma, það er málmurinn með hæsta bræðslumarkið.Ókostur er hins vegar stökkleiki hans, sem við álag gerir það viðkvæmt og viðkvæmt fyrir skemmdum.Nýtt, seigurra samsett efni hefur nú verið þróað af Max Planck Institute for Plasma Physics (IPP) í Garching.Það samanstendur af einsleitu wolfram með húðuðum wolframvírum innbyggðum.Hagkvæmniathugun hefur nýlega sýnt fram á grunnhæfi nýja efnasambandsins.

Markmið rannsóknarinnar sem fram fer á IPP er að þróa orkuver sem, eins og sólin, fær orku frá samruna atómkjarna.Eldsneytið sem notað er er lágþéttni vetnisplasma.Til að kveikja í samrunaeldinum þarf plasma að vera bundið í segulsviðum og hitað upp í háan hita.Í kjarnanum er 100 milljón gráður náð.Volfram er mjög efnilegur málmur sem efni fyrir íhluti sem komast í beina snertingu við heitt plasma.Þetta hefur verið sýnt fram á með umfangsmiklum rannsóknum hjá IPP.Hingað til óleyst vandamál hefur hins vegar verið stökkleiki efnisins: Volfram missir seigleika við virkjunaraðstæður.Staðbundið álag - spenna, teygja eða þrýstingur - er ekki hægt að forðast með því að efnið víkur aðeins.Sprungur myndast í staðinn: Íhlutir bregðast því mjög viðkvæmt við staðbundnu ofhleðslu.

Þess vegna leitaði IPP að mannvirkjum sem geta dreift staðbundinni spennu.Trefjastyrkt keramik þjónaði sem fyrirmyndir: Til dæmis er brothætt kísilkarbíð gert fimm sinnum sterkara þegar það er styrkt með kísilkarbíðtrefjum.Eftir nokkrar forrannsóknir átti IPP vísindamaðurinn Johann Riesch að kanna hvort sambærileg meðferð gæti virkað með wolframmálmi.

Fyrsta skrefið var að framleiða nýja efnið.Styrkja þurfti wolframfylki með húðuðum löngum trefjum sem samanstanda af pressuðum wolframvír þunnt sem hár.Vírarnir, sem upphaflega voru ætlaðir sem lýsandi þræðir fyrir ljósaperur, voru útvegaðir af Osram GmbH.Ýmis efni til að húða þau voru rannsökuð á IPP, þar á meðal erbíumoxíð.Fullhúðuðu wolframtrefjunum var síðan hlaðið saman, ýmist samhliða eða fléttum.Til að fylla út eyðurnar á milli víranna með wolfram þróuðu Johann Riesch og félögum hans nýtt ferli í samvinnu við enska iðnaðarfélaga Archer Technicoat Ltd. Þó að wolfram vinnustykki eru venjulega pressuð saman úr málmdufti við háan hita og þrýsting, Mjúk aðferð til að framleiða efnasambandið fannst: Volframið er sett á víra úr gasblöndu með því að beita efnaferli við hóflegt hitastig.Þetta var í fyrsta skipti sem vel tókst að framleiða wolfram-trefjastyrkt wolfram, með tilætluðum árangri: Brotseigja nýja efnasambandsins hafði þegar þrefaldast miðað við trefjalaust wolfram eftir fyrstu prófanir.

Annað skref var að kanna hvernig þetta virkar: Það sem réði úrslitum reyndist vera að trefjarnar brúa sprungur í fylkinu og geta dreift staðbundinni orku í efninu.Hér verða tengi milli trefja og wolframfylkis annars vegar að vera nógu veik til að gefa sig þegar sprungur myndast og hins vegar nægilega sterk til að flytja kraftinn milli trefja og fylkis.Í beygjuprófum var hægt að sjá þetta beint með röntgenmyndatöku.Þetta sýndi grunnvirkni efnisins.

Afgerandi fyrir notagildi efnisins er hins vegar að aukinni seigleika haldist þegar það er borið á.Johann Riesch athugaði þetta með því að rannsaka sýni sem höfðu verið stökk við fyrri hitameðferð.Þegar sýnin voru undirgefin synchrotron geislun eða sett undir rafeindasmásjá, teygja og beygja þau staðfesti einnig í þessu tilviki bætta efniseiginleika: Ef fylkið bilar þegar það er álag, geta trefjarnar brúað sprungurnar sem myndast og stöðvað þær.

Þar með eru meginreglur um að skilja og framleiða nýja efnið.Sýni eiga nú að vera framleidd við bættar vinnsluaðstæður og með hagkvæmum viðmótum, sem er forsenda stórframleiðslu.Nýja efnið gæti einnig verið áhugavert utan sviði samrunarannsókna.