迈向聚变能的下一步

融合是为太阳提供动力的过程，在地球上利用它将提供无限的清洁能源。然而，研究人员表示，建造聚变发电厂已被证明是一项艰巨的任务，这在很大程度上是因为没有任何材料可以在聚变反应堆堆芯中发现的艰苦条件下存活。现在，得克萨斯A&M大学的研究人员已经发现了一种制造材料的方法，这些材料可能适用于未来的聚变反应堆。

太阳通过将每个有一个质子的氢原子融合成含有两个质子的氦原子来产生能量。氦气是这种反应的副产品。虽然它不会对环境造成威胁，但它会对制造聚变反应堆所需的材料造成严重破坏。

“氦气是我们通常认为无害的元素，”材料科学与工程系副教授Michael Demkowicz博士说。“它没有毒性，也不是温室气体，这也是聚变能力具有吸引力的原因之一。”

但是，如果你在固体材料内强制氦气，它会像碳酸水中的二氧化碳气泡一样冒泡。

“从字面上看，你可以在金属内部获得这些氦气泡，因为金属是固体，”Demkowicz说道。“当你积累越来越多的氦气时，气泡开始连接并破坏整个材料。”

Demkowicz与新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的一组研究人员合作，研究了氦在纳米复合材料固体中的表现，这是由厚金属层叠层制成的材料。他们最近在“ 科学进步”杂志上发表的研究结果令人惊讶。这些材料中的氦气不是制造气泡，而是形成长通道，类似于活组织中的静脉。

“我们看到的东西让我们感到震惊，”Demkowicz说。“当你在这些纳米复合材料中放入越来越多的氦气，而不是破坏材料时，静脉实际上开始相互连接，从而产生一种血管系统。”

这一发现为使聚变能成为现实所需的抗氦材料铺平了道路。Demkowicz和他的合作者认为，氦可能会穿过在他们的纳米复合材料中形成的静脉网络，最终离开材料而不会造成任何进一步的损害。

Demkowicz与来自洛斯阿拉莫斯国家实验室的Di Chen，Nan Li，Kevin Baldwin和Yongqiang Wang以及麻省理工学院的前学生Dina Yuryev合作。该项目得到了洛斯阿拉莫斯国家实验室的实验室指导研究和发展计划的支持。

“对核聚变反应堆的应用只是冰山一角，”Demkowicz说。“我认为这里的大局是血管化固体，有点像血管网络的组织。还有什么可以通过这样的网络运输?也许是热量或电力，甚至是可以帮助材料自愈的化学物质。”