Tungsteni është veçanërisht i përshtatshëm si material për pjesët shumë të stresuara të enës që mbyllin një plazmë të nxehtë të shkrirjes, duke qenë metali me pikën më të lartë të shkrirjes.Megjithatë, një disavantazh është brishtësia e saj, e cila nën stres e bën atë të brishtë dhe të prirur ndaj dëmtimit.Një material kompleks i ri, më elastik është zhvilluar tani nga Instituti Max Planck për Fizikën e Plazmës (IPP) në Garching.Ai përbëhet nga tungsten homogjen me tela tungsteni të veshura të ngulitura.Një studim fizibiliteti sapo ka treguar përshtatshmërinë bazë të përbërjes së re.

Objektivi i hulumtimit të kryer në IPP është zhvillimi i një termocentrali që, ashtu si dielli, merr energji nga shkrirja e bërthamave atomike.Karburanti i përdorur është një plazmë hidrogjeni me densitet të ulët.Për të ndezur zjarrin e shkrirjes, plazma duhet të kufizohet në fusha magnetike dhe të nxehet në një temperaturë të lartë.Në thelb arrihen 100 milionë gradë.Tungsteni është një metal shumë premtues si material për komponentët që vijnë në kontakt të drejtpërdrejtë me plazmën e nxehtë.Kjo është dëshmuar nga hetimet e gjera në IPP.Megjithatë, një problem i pazgjidhur deri tani ka qenë brishtësia e materialit: tungsteni humbet qëndrueshmërinë e tij në kushtet e termocentralit.Stresi lokal - tensioni, shtrirja ose presioni - nuk mund të mënjanohet nga materiali duke i dhënë pak rrugë.Në vend të kësaj, formohen çarje: Për rrjedhojë, përbërësit reagojnë me shumë ndjeshmëri ndaj mbingarkesës lokale.

Kjo është arsyeja pse IPP kërkoi struktura të afta për të shpërndarë tensionin lokal.Qeramikat e përforcuara me fibra shërbyen si modele: Për shembull, karabit i brishtë i silikonit bëhet pesë herë më i fortë kur përforcohet me fibra karabit silikoni.Pas disa studimeve paraprake, shkencëtari IPP Johann Riesch duhej të hetonte nëse trajtimi i ngjashëm mund të funksionojë me metalin e tungstenit.

Hapi i parë ishte prodhimi i materialit të ri.Një matricë tungsteni duhej të përforcohej me fibra të gjata të veshura, të përbërë nga tela tungsteni të ekstruduar të hollë si qime.Telat, fillimisht të destinuara si filamente ndriçuese për llamba, të cilat furnizoheshin nga Osram GmbH.Materiale të ndryshme për veshjen e tyre u hetuan në IPP, duke përfshirë oksidin e erbiumit.Fijet e tungstenit të veshura plotësisht më pas u grumbulluan së bashku, ose paralele ose të thurura.Për të mbushur boshllëqet midis telave me tungsten, Johann Riesch dhe bashkëpunëtorët e tij më pas zhvilluan një proces të ri në bashkëpunim me partnerin industrial anglez Archer Technicoat Ltd. Ndërsa pjesët e punës të tungstenit zakonisht shtypen së bashku nga pluhuri metalik në temperaturë dhe presion të lartë, një më shumë u gjet një metodë e butë e prodhimit të përbërjes: Tungsteni depozitohet në telat nga një përzierje e gaztë duke aplikuar një proces kimik në temperatura të moderuara.Kjo ishte hera e parë që tungsteni i përforcuar me fibra tungsten u prodhua me sukses, me rezultatin e dëshiruar: Fortësia e thyerjes së përbërjes së re tashmë ishte trefishuar në raport me tungstenin pa fibra pas testeve të para.

Hapi i dytë ishte të hetohej se si funksionon kjo: Faktori vendimtar u dëshmua se fibrat i kalojnë plasaritjet në matricë dhe mund të shpërndajnë energjinë e veprimit lokal në material.Këtu ndërfaqet midis fibrave dhe matricës së tungstenit, nga njëra anë, duhet të jenë mjaft të dobëta për të lënë vendin kur krijohen çarje dhe, nga ana tjetër, të jenë mjaft të forta për të transmetuar forcën midis fibrave dhe matricës.Në testet e përkuljes kjo mund të vërehej drejtpërdrejt me anë të mikrotomografisë me rreze X.Kjo tregoi funksionimin bazë të materialit.

Megjithatë, vendimtare për dobinë e materialit është se qëndrueshmëria e shtuar ruhet kur aplikohet.Johann Riesch e kontrolloi këtë duke hetuar mostrat që ishin të brishtë nga trajtimi termik i mëparshëm.Kur mostrat iu nënshtruan rrezatimit sinkrotron ose vendoseshin nën mikroskop elektronik, shtrirja dhe përkulja e tyre konfirmoi gjithashtu në këtë rast vetitë e përmirësuara të materialit: Nëse matrica dështon kur stresohet, fibrat janë në gjendje të kapërcejnë çarjet që ndodhin dhe t'i frenojnë ato.

Parimet për kuptimin dhe prodhimin e materialit të ri janë vendosur kështu.Mostrat do të prodhohen tani në kushte të përmirësuara të procesit dhe me ndërfaqe të optimizuara, kjo është parakushti për prodhimin në shkallë të gjerë.Materiali i ri mund të jetë gjithashtu me interes përtej fushës së kërkimit të shkrirjes.