Volframasyra ypač tinkama kaip medžiaga labai įtemptoms indo dalims, apimančioms karštą lydytą plazmą, nes tai yra aukščiausią lydymosi temperatūrą turintis metalas.Tačiau trūkumas yra jo trapumas, dėl kurio veikiant stresui jis tampa trapus ir gali būti pažeistas.Garchingo Maxo Plancko plazmos fizikos institutas (IPP) dabar sukūrė naują, atsparesnę sudėtinę medžiagą.Jis susideda iš homogeniniųvolframassu dengtavolframo laidaiįdėta.Galimybių studija ką tik parodė pagrindinį naujojo junginio tinkamumą.

IPP atliekamų tyrimų tikslas – sukurti elektrinę, kuri, kaip ir saulė, gautų energiją iš atomų branduolių sintezės.Naudojamas kuras yra mažo tankio vandenilio plazma.Norint uždegti sintezės ugnį, plazma turi būti uždaryta magnetiniuose laukuose ir kaitinama iki aukštos temperatūros.Šerdyje pasiekiama 100 milijonų laipsnių.Volframasyra labai perspektyvus metalas kaip medžiaga komponentams, kurie tiesiogiai liečiasi su karšta plazma.Tai įrodė išsamūs IPP tyrimai.Tačiau iki šiol neišspręsta problema buvo medžiagos trapumas:Volframaselektrinės sąlygomis praranda tvirtumą.Medžiagai šiek tiek pasidavus, negalima išvengti vietinio įtempimo – įtempimo, tempimo ar spaudimo.Vietoje to susidaro įtrūkimai: todėl komponentai labai jautriai reaguoja į vietinę perkrovą.

Štai kodėl IPP ieškojo struktūrų, galinčių paskirstyti vietinę įtampą.Pluoštu armuota keramika buvo modeliai: Pavyzdžiui, trapus silicio karbidas yra penkis kartus kietesnis, kai sutvirtintas silicio karbido pluoštais.Po kelių preliminarių tyrimų IPP mokslininkas Johannas Rieschas turėjo ištirti, ar panašus apdorojimas gali būti naudojamas su volframo metalu.

Pirmasis žingsnis buvo naujos medžiagos gamyba.Avolframasn matrica turėjo būti sutvirtinta padengtais ilgais pluoštais, susidedančiais iš ekstruzijosvolframo vielaploni kaip plaukai.Laidai, iš pradžių skirti kaip šviečiantysgijųlemputėms, kai tiekia Osram GmbH.IPP buvo tiriamos įvairios jų dengimo medžiagos, įskaitant erbio oksidą.Visiškai padengtasvolframo pluoštaipo to buvo sujungtos lygiagrečiai arba pintos.Norėdami užpildyti tarpus tarp laidų volframu, Johannas Rieschas ir jo bendradarbiai kartu su anglų pramonės partneriu Archer Technicoat Ltd sukūrė naują procesą. Tuo tarpu volframo ruošiniai paprastai suspaudžiami iš metalo miltelių esant aukštai temperatūrai ir slėgiui, buvo rastas švelnus junginio gamybos būdas:volframasant laidų nusėda iš dujinio mišinio, taikant cheminį procesą esant vidutinei temperatūrai.Tai buvo pirmas kartas, kaivolframo pluoštu sustiprintas volframasbuvo sėkmingai pagamintas, o rezultatas buvo norimas: po pirmųjų bandymų naujojo junginio atsparumas lūžiams jau buvo patrigubėjęs, palyginti su bepluoštu volframu.

Antrasis žingsnis buvo ištirti, kaip tai veikia: Pasirodė, kad lemiamas veiksnys buvo tai, kad pluoštai užpildo matricos plyšius ir gali paskirstyti vietoje veikiančią energiją medžiagoje.Čia sąsajos tarp pluoštų ir volframo matricos, viena vertus, turi būti pakankamai silpnos, kad atsirastų, kai susidaro įtrūkimai, ir, kita vertus, pakankamai stiprios, kad perduotų jėgą tarp pluoštų ir matricos.Atliekant lenkimo testus, tai buvo galima tiesiogiai stebėti rentgeno mikrotomografijos pagalba.Tai parodė pagrindinį medžiagos veikimą.

Tačiau medžiagos naudingumą lemia tai, kad ją naudojant išlaikomas padidintas kietumas.Johannas Rieschas tai patikrino tirdamas mėginius, kurie buvo trapūs dėl ankstesnio terminio apdorojimo.Pavyzdžiai buvo veikiami sinchrotroninės spinduliuotės arba padedant po elektroniniu mikroskopu, jų tempimas ir lenkimas šiuo atveju taip pat patvirtino pagerėjusias medžiagos savybes: jei matrica sugenda veikiant įtempimui, pluoštai gali užtaisyti susidariusius įtrūkimus ir juos pašalinti.

Taigi naujos medžiagos supratimo ir kūrimo principai yra nustatyti.Mėginiai dabar turi būti gaminami patobulintomis proceso sąlygomis ir su optimizuotomis sąsajomis, nes tai yra būtina didelės apimties gamybos sąlyga.Nauja medžiaga taip pat gali būti įdomi ne tik sintezės tyrimų srityje.