Российские ученые достигли впечатляющего успеха в разработке инновационного композиционного материала, предназначенного для применения в термоядерных реакторах отечественного производства. Коллектив талантливых исследователей под руководством перспективного ученого, PhD Станислава Чернышихина, успешно реализовал этот амбициозный проект, открывающий новые горизонты в области энергетики будущего.
В основе разработки лежит использование вольфрама – уникального металла с выдающимися характеристиками. Его исключительные свойства, такие как сверхвысокая температура плавления и минимальное удержание изотопов водорода, делают его незаменимым материалом для компонентов, контактирующих с плазмой. Однако традиционная обработка вольфрама всегда представляла серьезный вызов из-за его экстремальной твердости и хрупкости.
Инновационный прорыв стал возможен благодаря применению передовых технологий аддитивного производства. Этот метод позволяет создавать изделия послойно, формируя сложные пористые структуры с точно заданными параметрами. Такой подход открывает unprecedented возможности для точной настройки свойств материала под конкретные задачи.
Технология селективного лазерного плавления (СЛП) представляет собой одно из самых перспективных направлений в производстве металлических изделий. Она позволяет создавать детали невероятной сложности с высочайшей точностью. Однако работа с вольфрамом методом СЛП требует преодоления серьезных технических вызовов, связанных с экстремально высокой температурой плавления и риском образования различных дефектов.
Благодаря кропотливой работе и инновационному подходу, исследователям удалось достичь впечатляющих результатов. Плотность полученных образцов достигла 96,7%, что является превосходным показателем. Процесс создания биметаллического материала включал формирование уникальных скелетных структур гироида вольфрама, напоминающих изысканную волнообразную сетку. Последующая инфильтрация медью при температурах до 1350°C, сопровождаемая непрерывным мониторингом, позволила создать материал с исключительными характеристиками.
Механические испытания нового композита продемонстрировали впечатляющие результаты. Материал показал удивительную пластичность, выдерживая деформацию до 35 процентов без разрушения, что значительно превосходит показатели чистого вольфрама. Серия тестов на температуропроводность, проведенная совместно с АО «НИИЭФА», выявила интересную закономерность: уменьшение размера элементарной ячейки структуры приводит к небольшому снижению температуропроводности при одновременном увеличении прочностных характеристик.
Перспективы дальнейшего развития проекта включают производство макетов КОП и проведение теплонагруженных циклических испытаний. Эти тесты будут максимально приближены к реальным условиям эксплуатации в термоядерных установках, что позволит точно оценить потенциал нового материала.
Детальные результаты исследования опубликованы в престижном научном издании International Journal of Refractory Metals and Hard Materials (Q1), что подтверждает высокую значимость и перспективность данной разработки для мировой науки.
