Волфрамот е особено погоден како материјал за високо напрегнати делови од садот што опфаќа топла фузија плазма, бидејќи тој е метал со највисока точка на топење.Недостаток, сепак, е неговата кршливост, што под стрес го прави кревок и склон на оштетување.Нов, поотпорен соединен материјал сега е развиен од Институтот за плазма физика (IPP) Макс Планк во Гарчинг.Се состои од хомоген волфрам со вградени обложени волфрамски жици.Физибилити студијата штотуку ја покажа основната соодветност на новото соединение.

Целта на истражувањето спроведено во IPP е да се развие електрана која, како и сонцето, добива енергија од фузија на атомски јадра.Користеното гориво е водородна плазма со мала густина.За да се запали фузискиот оган, плазмата треба да се ограничи во магнетни полиња и да се загрее на висока температура.Во јадрото се постигнуваат 100 милиони степени.Волфрамот е многу ветувачки метал како материјал за компоненти кои доаѓаат во директен контакт со топла плазма.Ова е докажано со опсежни истраги на ИПП.Досега нерешен проблем, сепак, беше кршливоста на материјалот: волфрамот ја губи својата цврстина во услови на електрана.Локалниот стрес - напнатост, истегнување или притисок - не може да се избегне со малку попуштање на материјалот.Наместо тоа, се формираат пукнатини: Затоа компонентите реагираат многу чувствително на локалното преоптоварување.

Затоа ИПП бараше структури способни да дистрибуираат локална тензија.Керамиката засилена со влакна служи како модели: на пример, кршливиот силициум карбид е пет пати поцврст кога е зајакнат со влакна од силициум карбид.По неколку прелиминарни студии, научникот за IPP, Јохан Риш, требаше да истражи дали сличен третман може да работи со металот волфрам.

Првиот чекор беше да се произведе новиот материјал.Волфрамската матрица мораше да се зајакне со обложени долги влакна што се состојат од екструдирана волфрамска жица тенка како влакно.Жиците, првично наменети како светлечки филаменти за светилки, каде што се набавени од Osram GmbH.Различни материјали за нивно обложување беа испитани на IPP, вклучително и ербиум оксид.Целосно обложените волфрамски влакна потоа беа здружени заедно, или паралелно или плетени.За да се пополнат празнините меѓу жиците со волфрам, Јохан Риш и неговите соработници потоа развија нов процес во соработка со англискиот индустриски партнер Archer Technicoat Ltd. пронајден е нежен метод за производство на соединението: волфрамот се таложи на жиците од гасовита смеса со примена на хемиски процес на умерени температури.Ова беше првпат успешно да се произведе волфрам засилен со влакна од волфрам, со посакуваниот резултат: цврстината на фрактура на новото соединение веќе беше тројно зголемена во однос на волфрамот без влакна по првите тестови.

Вториот чекор беше да се истражи како функционира ова: одлучувачки фактор се покажа дека влакната ги премостуваат пукнатините во матрицата и можат да ја распределат енергијата на локално дејство во материјалот.Овде, интерфејсите помеѓу влакната и волфрамската матрица, од една страна, треба да бидат доволно слаби за да попуштат кога се формираат пукнатини, а од друга, да бидат доволно силни за да ја пренесат силата помеѓу влакната и матрицата.Во тестовите за свиткување ова може да се забележи директно со помош на микротомографија со рендген.Ова го покажа основното функционирање на материјалот.

Одлучувачки за корисноста на материјалот, сепак, е тоа што зголемената цврстина се одржува кога се нанесува.Јохан Риш го провери ова со истражување на примероци кои биле кршливи со претходна термичка обработка.Кога примероците биле подложени на синхротронско зрачење или ставени под електронски микроскоп, нивното истегнување и свиткување исто така ги потврдило во овој случај подобрените својства на материјалот: ако матрицата не успее при напрегање, влакната можат да ги премостат пукнатините што се појавуваат и да ги сопрат.

Така се уредуваат принципите за разбирање и производство на новиот материјал.Сега треба да се произведуваат примероци под подобрени услови на процесот и со оптимизирани интерфејси, што е предуслов за производство од големи размери.Новиот материјал може да биде од интерес и надвор од полето на истражување за фузија.