就在近日，中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所與西安交通大學合作在高性能鎢材料研究方面取得進展，通過多尺度微結構調控策略，在純鎢塊材中實現室溫韌性和高強度。這份新的研究成果，就發表在金屬材料頂級期刊Acta Materialia上。對於可控核聚變技術來說，他對我們人類非常的重要，它不僅可以為人類提供一種重要的能源，更是解決環境的問題。在聚變堆材料問題上，我們最需要的就是鎢。
他的研究成果出現，標誌著我們對於可控核聚變的研究又進了一步。我國研製出鎢作為超級材料，使用在可控核聚變的內壁防護上，可謂是相當的好。鎢的特點有很多，如：高韌性、高熔點、高熱導率等，這也就是為什麼它會成為最佳的候選材料。可控核聚變是什麼？ 誰是第一個提出來的核聚變？想要實現人工核聚變，為什麼會很難？研製聚變反應堆的防護材料是一個巨大的挑戰嗎？在很早的時候，美國的「上帝之杖」也是採用了鎢做金屬棒？我們一起來看一看。
可控核聚變就是可以人為控制利用核聚變發出的巨大能量，它的主要方式是磁約束和慣性約束。可控核聚變俗稱人造太陽，因為太陽的原理就是核聚變反應。第一個提出核聚變的是誰？1920年，是由愛丁頓首次提出太陽依靠核聚變釋放熱量的人，他是來自英國的一位天文學家。他也被人們稱為：除了愛因斯坦之外，他是最懂相對論的人。他最早提出，太陽的能量其實源於太陽中心區域的氫聚變。
在當時呢，當他說出來核聚變是來自太陽時，很多人都不這麼認為。直到1938年，漢斯·貝特計算出太陽內部的核聚變是氫原子聚變為氦原子後，大家才認可這個觀點。並且核聚變只有在極端的條件下才會產生，並且在產生的過程中需要很高的壓力以及高溫，我們都知道太陽的溫度已經很高了，但是他卻沒有達到核聚變的要求。
因為除了高溫和高壓之外，還需要一個重要的條件，那就是「量子遂穿效應」。也就是把不可能發生的事情變成可能，而科學家們也在這個效應當中發現了太陽是依靠核聚變為燃料的。核聚變釋放的能量非常的大，太陽的質量有1.989億億億噸，是地球的33倍。太陽的燃料就是氫原子，而在太陽中它占有71%的氫元素。我們只需要很少的質量就可以產生巨大的能源，而太陽的質量非常的大，在未來有足夠的能源可以利用，可夠我們50億年的穩定燃燒。
如果我們人工製造的可控核聚變能成功，那麼也就意味著我們的電力以及其他的核心技術都是免費。而且科學家們也希望發明一種裝置，可以有效的控制氫彈爆炸的過程，以及讓能量持續穩定的輸出。而在這當中我們就發明了一個核心裝置，這種裝置就被稱作「托克馬克裝置」。他就是為了實現磁力約束，以及需要一個能產生足夠強的環境磁場的裝置。但是想要製造還是有一定的難度，每個國家都不是例外。
可以說人工核聚變很難實現，沒有辦法完全模擬太陽核聚變的所有條件。而且核聚變反應它所需要的條件要求顯然非常高，目前我們還沒有辦法掌握這些技術，並把他的能量利用起來。比如：原子彈爆炸之後，人們對他的感受就只有恐懼。主要就是因為它是不可控制的，因為沒有辦法停止它爆炸。所以我們人類就想要研製出可以控制的能量，而不會給人們帶來毀滅性的傷害。
我們的條件呢，不僅僅需要高溫、高壓。因為溫度越高，對磁約束的要求也會越高。所以在熱防護材料方面，我們的要求也會變得很高。在這一方面它的反應堆製造材料也是一個強硬的問題，需要解決攻克它，這一個問題非常的關鍵。看看我國的托卡馬克裝置，以及國外的聚變堆裝置就知道了他們的材料都是不鏽鋼。不是隨隨便便的不鏽鋼材質就可以製作托卡馬克裝置了，它需要具備耐高溫，耐腐蝕等等特點。
但是呢，在這當中往往是有個例外的，那就是反應堆的內部面向高溫的離子體的防護材料，它是連不鏽鋼都扛不住的。而且它就是一種不穩定流體，有時候會加速，就像太陽表面噴出來的耀斑一樣讓人醒目。耀斑是太陽表面局部區域突然大規模的能源釋放的過程，並且會瞬間的引起局部加熱，從而向外發射各種電磁輻射，並一直伴隨著輻射突然增強，它輻射出來光的波長可以橫跨整個電磁波譜。
所以在防護上我們需要做大量的準備，如果要說地球上所有耐高溫的材料中哪一個最好，那就是鎢，它的熔點高達3410度。而且它的強度也很高，溫度達到1600度的時候，它具有抗拉強度。但是它有一個缺點，就是延展性不好，它只能做配角以及添加劑。
這不，科學家們就研製出了新的方法。鎢存在低溫脆性、高溫再結晶脆性和輻照脆性等缺點，因此為了發展兼具低溫韌性和高強度的鎢材料。國內外研究人員通過彌散強化、軋制、拉拔等物理和化學手段提高鎢材料的低溫韌性和強度，製備出了具有室溫塑性的鎢薄片、鎢絲和第二相彌散強化鎢合金。同時實現溫室拉伸塑性和高強度，但是在這當中呢，也是一個巨大的挑戰。
所以為了改造這些缺點，研究團隊們通過對活化的鎢粉進行快速兩步低溫燒結，得到的燒結鎢板坯平均晶粒尺寸為8.9 μm，遠小於商業粗晶鎢。然後再通過高能力鍛造的溫加工動態回復，最終實現了獨特的多尺度微結構：層狀結構母晶。
在這當中，母晶含有超細亞晶，亞晶的含量高比例可動性錯位。並且在溫室下展現出的拉伸塑性且抗拉強度高達1354Mpa。當溫度在100度，延伸率可達到了4.2%，抗拉強度在1300Mpa，不僅僅如此，還有很多的優點都展示出來了，可以說他對比鎢材料有明顯的優勢。如果用於這種材料作為核聚變對內部防熱層的話，那麼它能延長反應堆的壽命幾乎是很長的。
對於現在托卡馬克裝置來說，他想要用於商業化還是有一定的時間的。現在我們又掌握了一種材料，它可以提高壽命也是一大進步。想要實現核聚變的話，那麼托卡馬克裝置是目前唯一的途徑。因為在未來還有很多不確定的因素，所以只能說他現在是唯一的。所以在這一方面，我們現在現在只能研製出更高端的設備來實現核聚變，並且提高核聚變的穩定性。
不僅僅是我國報道了，就連印度在《歐亞時報》中也報道了，並且稱在未來這種能力將會用于軍事。尤其是美國，早在上世紀80年代，美國就提出了「上帝之杖」的構想。他曾設想有一根又粗又長的金屬棒，在地球重力加速度下，它可以從太空下降的過程獲得更高的速度，轟擊目標。現在對鎢又有了新的突破，是不是他們的「上帝之杖」又進一步的突破了。
在2003年中解密了一份《美國空軍改造飛行計劃》，他們大概的設想是這樣的，設立一個跟電線桿一樣的大小，長6.1米，直徑0.3米，是由金屬鎢製成箭的形狀，它的質量大約為8.3噸。當將它從近地軌道的發射器上扔下時，到達地面的衝擊速度將達到10馬赫。可以說，他們為了快速的打擊目標，每一個金屬棒都非常的沉重，因為他們都是採用了鎢。因為他們始終認為，我們都可以在太空中飛行了，為什麼我們沒有空間武器呢？
那麼「上帝之杖」是不是屬於空間武器？
「上帝之杖」實際上不屬於空間武器，但是美國卻稱之為太空武器。空間武器是指部署在宇宙空間和陸地、海洋與空中用於打擊、破壞與干擾空間目標的及從空間攻擊陸地、海洋與空中目標的所有武器的統稱。而「上帝之杖」是天基動能武器，是由位於低軌道的兩顆衛星平台組成。
「上帝之杖」就像是一個飛鏢一樣的，在接收到衛星之後，然後直接發現目標發射一個鎢棒，他的速度就像流星一樣直衝目標，它的威力就相當於一名小型核彈。可以以每秒3.9萬公里的流星速度進入大氣層，就算在大氣層中它的飛行速度會下降，它都能保持每小時1.12萬公里的攻擊速度，甚至能鑽入地表深處攻擊地下目標。美軍將計劃在2025年之前，完成「上帝之杖」的部署。那麼你們認為他在2025年內能完成部署嗎？
文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-tw/f7092a676a770e17ad74cabb6d751751.html