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美国威斯康星大学麦迪逊分校的工程师利用超音速冷喷涂技术生产出一种新的核聚变“主力”材料，可以承受聚变反应堆内部的恶劣条件。 这一进展最近发表在《物理写作》杂志上，有助于实现更高效的紧凑型聚变反应堆。
聚变科学家正在拼命寻找一种经济的方法来制造能够在聚变反应堆中面对高温等离子体的组件。
在聚变装置中，等离子体（一种电离氢）被加热到极高的温度，等离子体中的原子核相互碰撞并融合。 这种聚变过程产生能量。 然而，一些氢离子可能会被中和并从等离子体中逸出。 这些氢中性粒子在等离子体中造成功率损失，使得维持高温等离子体和运行有效的小型聚变反应堆具有挑战性。 这项研究首次证明了在熔融应用中使用冷喷涂技术的好处。
钽是一种可以承受高温的金属，擅长捕获氢气。 研究人员使用冷喷涂工艺在不锈钢上沉积了一层钽。 在喷涂过程中，涂层材料的颗粒以超音速喷涂到不锈钢表面。 在撞击时，颗粒像煎饼一样变平，覆盖整个表面，同时保持涂层颗粒之间的纳米级边界。 研究人员发现，这些微小的边界有助于吞咽氢粒子。
研究人员在与聚变反应堆相关的极端条件下测试了钽涂层，发现它的性能非常好。 实验还发现，当材料被加热到更高的温度时，钽涂层能够在不改变自身的情况下吐出被困的氢粒子。 这个过程本质上是对材料进行再生，以便可以重复使用。
冷喷涂方法不仅提高了钽捕获氢离子的能力，而且可以在现场修复反应器部件。
研究人员创造了一种难熔金属复合材料，具有良好的氢处理能力，以及耐腐蚀性和弹性，这是等离子体器件和聚变能源系统设计的一项突破。