|
据悉，武汉大学任峰教授课题组利用磁控溅射沉积法制备出了一种新型的纳米孔道钨薄膜，能有效解决传统面向等离子体材料（PFMs）出现气泡富集、纳米丝和热疲劳等问题。更通俗地说，新型的PFMs具有更为优异的抗辐照性能和更长的服役时间。  为了从根本上解决人类社会能源问题和环境问题，中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国等国家正通力合作建设全球最大的核聚变装置——国际热核聚变实验堆（ITER）。ITER装置俗称“人造太阳”，能帮助人类实现可控的核聚变，以获得无限的清洁能源。 热核聚变发生的条件非常苛刻：一是高温条件，原子核必须具备足够高的动能，才能克服原子核间的库伦排斥力，让短程核间吸引力发挥主要作用；二是等离子体高密度条件，氘氚原子核的密度要足够高，才能提升原子核之间碰撞进而发生核聚变反应的几率；三是长能量约束时间，将高温高密度的核反应条件维持足够长的时间，才能使核聚变反应得以持续进行。如此苛刻的热核聚变发生条件，也对面向等离子体钨材料的综合性能提出了极高的要求。 据中钨在线了解，在高束流等离子体的撞击或侵蚀，14.1MeV的中子辐照以及稳态甚至瞬态热负荷的反复冲击下，快速聚集的氦原子极其容易形成氦泡甚至纳米丝结构，会导致钨基体出现肿胀和脆化现象进而严重缩短其服役寿命。 为了解决上述的问题，武汉大学研究者设计出了具有大比表面积的纳米孔道钨薄膜，其不仅能吸收氦原子等缺陷，还可以有效地释放氦原子，极大程度上实现了材料的“自修复”作用，进而提高了PFMs的抗辐照性能。实验表明，相对于块体钨来说，纳米孔道钨薄膜中滞留的氦浓度更少，且形成纳米丝的起始剂量更高和生长速率更慢。  总的来说，纳米孔道钨薄膜可以在“人造太阳”辐照的环境下显现出较好的调控氦原子能力，进而有效提高了面向等离子体钨材料的抗辐照性能。 |
|
|
