ทังสเตนเหมาะอย่างยิ่งสำหรับใช้เป็นวัสดุสำหรับชิ้นส่วนที่มีความเครียดสูงในภาชนะที่ปิดล้อมพลาสมาฟิวชันร้อน ซึ่งเป็นโลหะที่มีจุดหลอมเหลวสูงสุดอย่างไรก็ตาม ข้อเสียคือมีความเปราะบาง ซึ่งภายใต้ความเครียดทำให้เปราะบางและมีแนวโน้มที่จะเกิดความเสียหายได้วัสดุสารประกอบใหม่ที่มีความยืดหยุ่นมากขึ้นได้รับการพัฒนาโดยสถาบัน Max Planck สำหรับฟิสิกส์พลาสมา (IPP) ที่ Garchingประกอบด้วยทังสเตนที่เป็นเนื้อเดียวกันโดยมีลวดทังสเตนเคลือบฝังอยู่การศึกษาความเป็นไปได้เพิ่งแสดงให้เห็นถึงความเหมาะสมขั้นพื้นฐานของสารประกอบใหม่

วัตถุประสงค์ของการวิจัยที่ดำเนินการที่ IPP คือการพัฒนาโรงไฟฟ้าที่ได้รับพลังงานจากการหลอมรวมของนิวเคลียสของอะตอมเช่นเดียวกับดวงอาทิตย์เชื้อเพลิงที่ใช้คือพลาสมาไฮโดรเจนความหนาแน่นต่ำในการจุดไฟฟิวชัน พลาสมาจะต้องถูกจำกัดอยู่ในสนามแม่เหล็กและให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงในแกนกลางบรรลุถึง 100 ล้านองศาทังสเตนเป็นโลหะที่มีแนวโน้มสูงในฐานะวัสดุสำหรับส่วนประกอบที่ต้องสัมผัสโดยตรงกับพลาสมาร้อนสิ่งนี้แสดงให้เห็นได้จากการสอบสวนอย่างกว้างขวางที่ IPPอย่างไรก็ตาม ปัญหาที่ยังไม่ได้รับการแก้ไขมาจนบัดนี้ก็คือความเปราะบางของวัสดุ: ทังสเตนสูญเสียความแข็งแกร่งไปภายใต้สภาวะของโรงไฟฟ้าความเครียดเฉพาะที่ เช่น ความตึงเครียด การยืดตัว หรือแรงกดดัน ไม่สามารถถูกลบล้างได้ด้วยวัสดุที่ให้ทางเล็กน้อยเกิดรอยแตกร้าวแทน: ส่วนประกอบจึงมีปฏิกิริยาไวมากต่อการโอเวอร์โหลดในพื้นที่

นั่นคือเหตุผลที่ IPP มองหาโครงสร้างที่สามารถกระจายความตึงเครียดในท้องถิ่นได้เซรามิกเสริมใยไฟเบอร์ทำหน้าที่เป็นต้นแบบ: ตัวอย่างเช่น ซิลิกอนคาร์ไบด์ที่เปราะจะถูกทำให้มีความทนทานมากกว่าห้าเท่าเมื่อเสริมด้วยไฟเบอร์ซิลิกอนคาร์ไบด์หลังจากการศึกษาเบื้องต้น 2-3 ครั้ง นักวิทยาศาสตร์ของ IPP Johann Riesch จะต้องตรวจสอบว่าการรักษาที่คล้ายกันสามารถทำงานร่วมกับโลหะทังสเตนได้หรือไม่

ขั้นตอนแรกคือการผลิตวัสดุใหม่เมทริกซ์ทังสเตนจะต้องเสริมด้วยเส้นใยยาวเคลือบซึ่งประกอบด้วยลวดทังสเตนอัดรีดบางเหมือนเส้นผมสายไฟเหล่านี้ เดิมทีตั้งใจให้เป็นเส้นใยเรืองแสงสำหรับหลอดไฟ ซึ่งจัดหาโดย Osram GmbHมีการตรวจสอบวัสดุต่างๆ สำหรับการเคลือบที่ IPP รวมถึงเออร์เบียมออกไซด์จากนั้นนำเส้นใยทังสเตนที่เคลือบไว้ทั้งหมดมามัดรวมกัน ไม่ว่าจะแบบขนานหรือแบบถักก็ตามเพื่อเติมเต็มช่องว่างระหว่างสายไฟด้วยทังสเตน Johann Riesch และเพื่อนร่วมงานของเขา จึงได้พัฒนากระบวนการใหม่ร่วมกับพันธมิตรอุตสาหกรรมจากอังกฤษ Archer Technicoat Ltd. ในขณะที่ชิ้นงานทังสเตนมักจะถูกอัดเข้าด้วยกันจากผงโลหะที่อุณหภูมิและความดันสูง พบวิธีการผลิตสารประกอบอย่างอ่อนโยน โดยทังสเตนจะสะสมอยู่บนสายไฟจากส่วนผสมที่เป็นก๊าซโดยผ่านกระบวนการทางเคมีที่อุณหภูมิปานกลางนี่เป็นครั้งแรกที่ประสบความสำเร็จในการผลิตทังสเตนที่เสริมด้วยไฟเบอร์ด้วยทังสเตน โดยให้ผลลัพธ์ตามที่ต้องการ: ความทนทานต่อการแตกหักของสารประกอบใหม่เพิ่มขึ้นเป็นสามเท่าเมื่อเทียบกับทังสเตนไร้ไฟเบอร์หลังการทดสอบครั้งแรก

ขั้นตอนที่สองคือการตรวจสอบว่าสิ่งนี้ทำงานอย่างไร ปัจจัยชี้ขาดได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสะพานไฟเบอร์แตกในเมทริกซ์และสามารถกระจายพลังงานที่ออกฤทธิ์เฉพาะที่ในวัสดุได้ในด้านหนึ่งจุดเชื่อมต่อระหว่างเส้นใยและเมทริกซ์ทังสเตนจะต้องอ่อนแอพอที่จะหลีกทางเมื่อเกิดรอยแตกร้าว และอีกด้านหนึ่งต้องแข็งแรงพอที่จะส่งแรงระหว่างเส้นใยและเมทริกซ์ในการทดสอบการดัดงอ สามารถสังเกตได้โดยตรงโดยการตรวจเอกซเรย์ไมโครโตโมกราฟีสิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงการทำงานพื้นฐานของวัสดุ

อย่างไรก็ตาม สิ่งที่สำคัญที่สุดสำหรับประโยชน์ของวัสดุก็คือความเหนียวที่เพิ่มขึ้นจะยังคงอยู่เมื่อมีการนำไปใช้Johann Riesch ตรวจสอบสิ่งนี้โดยการตรวจสอบตัวอย่างที่มีการเปราะโดยการบำบัดด้วยความร้อนก่อนหน้านี้เมื่อตัวอย่างถูกฉายรังสีซินโครตรอนหรือวางไว้ใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน การยืดและการดัดงอตัวอย่างในกรณีนี้ยังช่วยยืนยันคุณสมบัติของวัสดุที่ได้รับการปรับปรุงอีกด้วย: หากเมทริกซ์ล้มเหลวเมื่อเกิดความเครียด เส้นใยจะสามารถเชื่อมรอยร้าวที่เกิดขึ้นและหยุดพวกมันได้

หลักการในการทำความเข้าใจและการผลิตวัสดุใหม่จึงได้รับการแก้ไขขณะนี้ตัวอย่างจะต้องได้รับการผลิตภายใต้เงื่อนไขของกระบวนการที่ได้รับการปรับปรุงและด้วยอินเทอร์เฟซที่ได้รับการปรับปรุง ซึ่งเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการผลิตขนาดใหญ่วัสดุใหม่นี้อาจเป็นที่สนใจนอกเหนือจากการวิจัยฟิวชั่น