據(jù)中國研發(fā)人員稱，一種高純度、高強(qiáng)度的鎢已經(jīng)被制造出來，這種鎢可以用于核聚變反應(yīng)堆。

1.中國生產(chǎn)“最抗拉”純鎢，可用于“人造太陽”

鎢是最重、最硬的自然元素之一，在所有金屬中熔點(diǎn)最高(3410℃)，可以提高在極端環(huán)境中使用的設(shè)備的性能。但它也很脆弱，完全由鎢粉制成的部件在拉伸或受力時(shí)很容易開裂或破裂。

圖源：路透社

在大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用中，材料科學(xué)家必須添加如鎳、銅或鐵等較軟的元素來提高產(chǎn)品的延展性。在上個(gè)月發(fā)表在頂級國際同行評議期刊ACTA MATERIALIA上的一篇論文中，合肥固體物理研究所的吳教授領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)表示，他們已經(jīng)生產(chǎn)出一大塊純鎢，室溫下的抗拉強(qiáng)度達(dá)到了1.35吉帕，比目前使用的大多數(shù)鎢合金都要強(qiáng)。

參與這項(xiàng)研究的科學(xué)家方教授周二表示：“鎢的純度越高，產(chǎn)生聚變能源的風(fēng)險(xiǎn)就越低”。中國的反應(yīng)堆(人造太陽)可能會通過核聚變產(chǎn)生幾乎無窮無盡的清潔能源，但是要產(chǎn)生能量，聚變反應(yīng)堆需要將氫氣加熱到1.5億攝氏度，這是太陽核心溫度的10倍。氣體將被籠罩在強(qiáng)大的磁場中，而反應(yīng)堆的內(nèi)壁仍將暴露在高溫、壓力和輻射下，這是大多數(shù)現(xiàn)有材料無法承受的極端環(huán)境。

一堵用純鎢砌成的墻可以應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，并且能使一個(gè)聚變電廠運(yùn)行數(shù)年甚至數(shù)十年。方教授表示：“在最好的情況下，我們希望在壁材中除了鎢以外什么都不要，因?yàn)殡s質(zhì)會對聚變反應(yīng)造成一些不可預(yù)測的干擾?！倍嗄陙?，科學(xué)家們一直在為此而努力。

2.中國鎢礦儲量占全球80%，新技術(shù)可輕松量產(chǎn)

中國擁有世界上最大的鎢礦儲量。根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局的數(shù)據(jù)，中國企業(yè)2019年的鎢產(chǎn)量約為7萬噸，占全球總產(chǎn)量的80%以上。合肥團(tuán)隊(duì)表示，他們新批量的材料技術(shù)相對簡單，可以很容易地進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。

由于大多數(shù)工業(yè)爐的工作溫度低于1800攝氏度，遠(yuǎn)低于該金屬的熔化溫度，因此鎢不能用鑄造法加工。取而代之的是，工人們將細(xì)鎢粉填入模具，并將其加熱到2200攝氏度以上，直到粉末凝結(jié)成晶體。

不過，吳教授和他的同事們將溫度降低了五分之一以上，然后用熱錘鍛造鎢。這種獨(dú)特的處理方法產(chǎn)生了一種以前沒有人見過的晶體結(jié)構(gòu)，單個(gè)晶體的尺寸比正常晶體小幾分，而且晶體呈層狀堆積。

圖源：中國科學(xué)院

研究人員稱，在這些晶體層中形成了一些隨機(jī)但分布廣泛的裂縫。傳統(tǒng)上來說，這種裂縫的出現(xiàn)并不是好事，但研究人員表示，在原子水平上，這些微小的斷層可以允許晶體相互自由移動(dòng)。這些運(yùn)動(dòng)有助于吸收沖擊的能量，使材料堅(jiān)固而有彈性。