Tungsten amat sesuai sebagai bahan untuk bahagian kapal yang sangat tertekan yang melampirkan plasma gabungan panas, ia adalah logam dengan takat lebur tertinggi.Kelemahan, bagaimanapun, adalah kerapuhannya, yang di bawah tekanan menjadikannya rapuh dan terdedah kepada kerosakan.Satu novel, bahan kompaun yang lebih berdaya tahan kini telah dibangunkan oleh Institut Max Planck untuk Fizik Plasma (IPP) di Garching.Ia terdiri daripada tungsten homogen dengan wayar tungsten bersalut tertanam.Kajian kemungkinan baru sahaja menunjukkan kesesuaian asas kompaun baru.

Objektif penyelidikan yang dijalankan di IPP adalah untuk membangunkan loji kuasa yang, seperti matahari, memperoleh tenaga daripada gabungan nukleus atom.Bahan api yang digunakan ialah plasma hidrogen berketumpatan rendah.Untuk menyalakan api pelakuran plasma perlu dikurung dalam medan magnet dan dipanaskan pada suhu yang tinggi.Dalam teras 100 juta darjah dicapai.Tungsten adalah logam yang sangat menjanjikan sebagai bahan untuk komponen yang bersentuhan langsung dengan plasma panas.Ini telah ditunjukkan oleh penyiasatan yang meluas di IPP.Walau bagaimanapun, masalah yang tidak dapat diselesaikan sehingga kini adalah kerapuhan bahan: Tungsten kehilangan keliatannya di bawah keadaan loji kuasa.Tekanan setempat – ketegangan, regangan atau tekanan – tidak dapat dielakkan oleh bahan yang sedikit mengalah.Retak sebaliknya terbentuk: Oleh itu, komponen bertindak balas dengan sangat sensitif terhadap beban lampau setempat.

Itulah sebabnya IPP mencari struktur yang mampu mengedarkan ketegangan tempatan.Seramik bertetulang gentian berfungsi sebagai model: Contohnya, karbida silikon rapuh dibuat lima kali lebih kuat apabila diperkukuh dengan gentian silikon karbida.Selepas beberapa kajian awal, saintis IPP Johann Riesch telah menyiasat sama ada rawatan serupa boleh berfungsi dengan logam tungsten.

Langkah pertama ialah menghasilkan bahan baharu.Matriks tungsten perlu diperkukuh dengan gentian panjang bersalut yang terdiri daripada wayar tungsten tersemperit nipis seperti rambut.Wayar, pada asalnya bertujuan sebagai filamen bercahaya untuk mentol lampu, yang dibekalkan oleh Osram GmbH.Pelbagai bahan untuk menyalutnya telah disiasat di IPP, termasuk erbium oksida.Gentian tungsten bersalut sepenuhnya kemudiannya disatukan, sama ada selari atau berjalin.Untuk mengisi jurang antara wayar dengan tungsten Johann Riesch dan rakan sekerjanya kemudiannya membangunkan proses baharu bersama dengan rakan industri Inggeris Archer Technicoat Ltd. Manakala bahan kerja tungsten biasanya ditekan bersama daripada serbuk logam pada suhu dan tekanan tinggi, lebih kaedah lembut untuk menghasilkan sebatian ditemui: Tungsten dimendapkan pada wayar daripada campuran gas dengan menggunakan proses kimia pada suhu sederhana.Ini adalah kali pertama tungsten bertetulang gentian tungsten berjaya dihasilkan, dengan hasil yang diinginkan: Keliatan patah kompaun baru telah meningkat tiga kali ganda berbanding tungsten tanpa gentian selepas ujian pertama.

Langkah kedua adalah untuk menyiasat cara ini berfungsi: Faktor penentu terbukti bahawa gentian merapatkan keretakan dalam matriks dan boleh mengagihkan tenaga bertindak tempatan dalam bahan.Di sini, antara muka antara gentian dan matriks tungsten, dalam satu pihak, perlu cukup lemah untuk memberi laluan apabila retakan terbentuk dan, sebaliknya, cukup kuat untuk menghantar daya antara gentian dan matriks.Dalam ujian lenturan ini boleh diperhatikan secara langsung melalui mikrotomografi sinar-X.Ini menunjukkan fungsi asas bahan.

Walau bagaimanapun, penentu untuk kegunaan bahan ialah keliatan yang dipertingkatkan dikekalkan apabila ia digunakan.Johann Riesch menyemak ini dengan menyiasat sampel yang telah rosak oleh rawatan haba sebelumnya.Apabila sampel telah tertakluk kepada sinaran sinkrotron atau diletakkan di bawah mikroskop elektron, regangan dan lenturan mereka juga mengesahkan dalam kes ini sifat bahan yang lebih baik: Jika matriks gagal apabila ditekan, gentian dapat merapatkan retakan yang berlaku dan membendungnya.

Oleh itu, prinsip untuk memahami dan menghasilkan bahan baharu telah diselesaikan.Sampel kini akan dihasilkan dalam keadaan proses yang lebih baik dan dengan antara muka yang dioptimumkan, ini menjadi prasyarat untuk pengeluaran berskala besar.Bahan baru mungkin juga menarik minat di luar bidang penyelidikan gabungan.