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等离子体与核聚变在现代科学领域中，等离子体与核聚变是引人注目的研究方向。
等离子体是一种高度激发的气体状态，核聚变则是一种将轻元素融合成重元素的核反应。
这两个领域的研究对于理解宇宙的起源和能源问题具有重要意义。
一、等离子体的特性和应用等离子体是一种由离子和自由电子组成的气体状态，具有高度激发和高能量的特性。
在地球上，等离子体主要存在于高温、高压和高能量的环境中，如闪电、火焰和太阳等。
等离子体具有导电性、磁性和辐射性等特点，因此在科学研究和工业应用中具有广泛的用途。
等离子体的研究对于理解宇宙中的星际物质、太阳风和行星磁场等现象具有重要意义。
科学家利用等离子体的特性来研究宇宙中的星系、星云和黑洞等天体现象。
此外，等离子体还被广泛应用于工业领域，如等离子体切割、等离子体喷涂和等离子体显示器等。
这些应用使得等离子体成为现代科技的重要组成部分。
二、核聚变的原理和前景核聚变是一种将轻元素融合成重元素的核反应。
在核聚变过程中，氢原子的核融合成氦原子，释放出巨大的能量。
核聚变是太阳和恒星等天体能量的来源，也是人类实现清洁、可持续能源的梦想。
核聚变的研究面临着巨大的挑战和困难。
在地球上，要实现核聚变需要高温和高密度的等离子体环境，这对于实验设备的设计和能源控制提出了极高的要求。
然而，科学家们已经取得了一些重要的进展。
例如，国际热核聚变实验堆（ITER）是目前最大的核聚变实验设施，旨在证明核聚变的可行性。
此外，一些国家和地区也在积极推进核聚变技术的研究和发展，以期实现可控核聚变并实现清洁能源的应用。
三、等离子体与核聚变的联系等离子体和核聚变之间存在着密切的联系。
首先，核聚变反应需要高温和高密度的等离子体环境。
只有在这样的环境中，核反应才能够发生并释放出巨大的能量。
其次，等离子体物理学的研究对于核聚变技术的发展具有重要作用。
科学家们通过研究等离子体的性质和行为，来优化和控制核聚变过程，以提高能源输出和实现可控核聚变。
然而，等离子体与核聚变研究仍然面临着许多挑战和困难。
石墨烯和可控核聚变的关系
石墨烯是一种由碳原子构成的二维结构材料,具有优异的力学、电学和热学性能。
它在可控核聚变领域具有潜在的应用前景。
1. 等离子体面壁材料
在聚变反应堆中,等离子体与第一壁的相互作用是一个关键问题。
石墨烯由于其优异的热稳定性和机械强度,可以作为等离子体面壁材料,承受高通量的粒子和热负荷。
2. 等离子体诊断
石墨烯的优异电学性能使其可以用作高灵敏度的等离子体诊断探针。
石墨烯基传感器可以检测等离子体中的电子温度、密度和湍流等参数。
3. 燃料回收
在聚变反应中,会产生大量的氦和氚,需要高效回收。
石墨烯膜可以用作分子筛,选择性地分离和富集这些同位素。
4. 超导磁体
石墨烯可以与其他材料复合,形成高温超导体。
这种石墨烯基超导体有望应用于聚变装置的强磁场线圈。
5. 耐辐照性能
石墨烯具有出色的耐辐照性能,在聚变反应堆的高辐射环境中仍能保持其优异的物理和化学性质。
石墨烯作为一种新型纳米材料,在可控核聚变领域具有广阔的应用前景,有望推动聚变科技的发展。
但目前仍处于基础研究阶段,需要进一步的材料创新和工程集成。
核聚变反应过程中的高温等离子体如何控制在探索清洁能源的道路上，核聚变一直被寄予厚望。
核聚变反应能够释放出巨大的能量，一旦实现可控核聚变，将为人类提供几乎无限的能源供应。
然而，要实现可控核聚变，其中一个关键的挑战就是如何有效地控制核聚变反应过程中的高温等离子体。
首先，我们需要了解一下什么是高温等离子体以及它在核聚变反应中的重要性。
等离子体是物质的第四态，由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质。
在核聚变反应中，需要将轻元素（如氢的同位素氘和氚）加热到极高的温度，使其原子核具有足够的能量来克服彼此之间的静电排斥力，从而发生聚变反应。
在这个过程中，物质会变成高温等离子体状态。
高温等离子体具有极高的温度和能量密度，同时也具有复杂的物理特性，这使得对它的控制极为困难。
为了控制高温等离子体，科学家们采取了多种策略和技术。
磁场约束是目前控制高温等离子体的主要方法之一。
通过在反应装置周围施加强大的磁场，可以将高温等离子体约束在一定的空间范围内，使其不会与容器壁直接接触，从而避免能量的损失和容器的损坏。
托卡马克装置就是一种常见的利用磁场约束等离子体的设备。
在托卡马克中，环形磁场和极向磁场相互配合，形成一个封闭的磁力线结构，将等离子体约束在环形的真空室内。
为了实现更好的约束效果，需要精确地设计和调整磁场的分布和强度，以确保等离子体的稳定性和约束性能。
除了磁场约束，还有一种方法是惯性约束。
这种方法是通过在极短的时间内对燃料球进行高功率的激光或粒子束照射，使其表面迅速蒸发并产生向内的压力，从而将燃料压缩到极高的密度和温度，引发核聚变反应。
在这个过程中，燃料的惯性会使得等离子体在极短的时间内保持在高温高密度的状态，从而实现核聚变。
惯性约束的关键在于精确控制激光或粒子束的能量、脉冲宽度和聚焦特性，以实现对燃料球的均匀压缩和加热。
然而，仅仅依靠磁场约束或惯性约束还远远不够，还需要对等离子体的各种不稳定性进行控制。
核聚变反应堆的材料研究核聚变，作为一种潜在的近乎无限且清洁的能源来源，一直是科学界和工程界追求的目标。
然而，要实现可控核聚变并将其有效地转化为实用能源，面临着诸多挑战，其中材料问题是关键之一。
在核聚变反应堆中，材料需要承受极端恶劣的环境条件。
首先是高温，核聚变反应产生的温度可高达数亿摄氏度，这对材料的耐热性能提出了极高的要求。
其次是高能量粒子的轰击，包括中子、质子等，这些粒子会导致材料的结构损伤和性能退化。
此外，还有强烈的辐射场，会使材料发生辐照损伤和活化，产生放射性物质。
面对如此苛刻的条件，科学家们一直在努力寻找和开发合适的材料。
首先要提到的是结构材料，它们构成了反应堆的主体框架。
在众多候选材料中，钨及其合金由于具有高熔点、高强度和良好的抗辐照性能，成为备受关注的结构材料之一。
钨在高温下仍能保持较好的机械性能，但其脆性较大，需要通过合金化和微观结构优化来改善。
另一种重要的材料是面向等离子体材料，直接与高温等离子体接触。
这类材料需要具备良好的热导性能、低溅射率和低氢同位素滞留等特性。
目前，碳基材料如石墨和碳纤维复合材料在这方面表现出一定的优势，但它们在高温下的稳定性和耐辐照性能仍有待提高。
在核聚变反应堆中，超导材料也扮演着至关重要的角色。
超导磁体用于产生强大的磁场来约束等离子体，以实现可控核聚变反应。
高温超导材料如钇钡铜氧（YBCO）具有较高的临界温度和临界磁场，能够减少制冷成本和提高磁场强度。
然而，高温超导材料在强磁场和高电流密度下的性能稳定性仍然是一个需要解决的问题。
除了上述材料，还有用于绝缘、密封和传热等功能的材料。
例如，陶瓷材料在绝缘方面具有良好的性能，但在高温和辐照环境下容易发生开裂和性能劣化。
液态金属如锂和铅锂合金在传热方面具有潜在应用价值，但它们的腐蚀问题和与其他材料的相容性需要深入研究。
材料的研发不仅要考虑其在反应堆中的性能表现，还需要考虑制造工艺的可行性和成本。
例如，一些高性能材料可能由于制造难度大、成本高而难以大规模应用。
可控核聚变与等离子体物理学的发展在现代科学技术的发展中，可控核聚变被认为是人类能源发展的重要方向之一。
而等离子体物理学则是研究可控核聚变的基础科学。
本文将探讨可控核聚变与等离子体物理学的发展，并展望其未来的前景。
可控核聚变是通过控制氢等轻元素在高温等离子体条件下的聚变反应来产生能量。
聚变反应所释放的能量巨大，远远超过目前使用的核裂变技术。
而聚变反应产生的燃料为氢等轻元素，资源丰富且可再生，不会产生放射性废料，对环境友好。
因此，可控核聚变被视为解决能源危机和气候变化的理想替代能源。
然而，要实现可控核聚变的商业化应用却面临诸多挑战。
首先是如何实现高温等离子体的长时间稳定控制。
在聚变反应中，需要将轻元素加热到上亿摄氏度的温度，使其能克服库仑排斥力，接近足够的碰撞速度，从而实现聚变反应。
而高温等离子体的稳定性控制是目前面临的一个主要难题。
此外，等离子体在强磁场中运动时也会受到磁扰动的影响，产生不稳定性并使等离子体损失能量。
这种磁扰动被称为“磁约束丧失”。
磁约束丧失是可控核聚变研究的另一个重要难题。
解决这些难题将促进可控核聚变技术的发展。
为了研究可控核聚变和解决相应的科学问题，等离子体物理学应运而生。
等离子体物理学是研究等离子体基本性质和行为的学科。
等离子体是由等量的正负电离子组成的物态，它具有导电性和无序性。
理解等离子体的基本性质对于实现可控核聚变技术至关重要。
等离子体物理学的研究涉及许多领域，包括等离子体诊断技术、等离子体边界物理、等离子体与壁的相互作用等。
通过研究等离子体的动力学和稳定性，可以为可控核聚变提供有效的控制方法。
此外，等离子体物理学还可应用于其他领域，例如天体物理学和激光物理学等。
近年来，随着计算机仿真技术和实验手段的不断发展，可控核聚变和等离子体物理学取得了一系列重要的进展。
各国在可控核聚变研究中开展了大规模国际合作项目，例如国际热核聚变试验反应堆（ITER）。
ITER计划旨在建造一台能够在实验室中实现可控核聚变的装置，并验证可控核聚变技术的可行性。
等离子体核聚变
核聚变，又称核融合、融合反应或聚变反应，是将两个较轻的核结合而形成一个较重的核和一个很轻的核（或粒子）的一种核反应形式。
原子核中蕴藏巨大的能量。
在一定条件下，一个氘核(由一个质子一个中子组成)和一个氚核(由一个质子和二个中子组成)会发生聚变核反应，生成一个氦核(二个质子和二个中子组成)，并放出一个中子。
精密的测量表明，氦核加上一个中子的质量之和小于一个氘核与氚核反应前的质量之和！发生了明显的质量亏损(见下图)。
根据著名的爱因斯坦质能公式E＝mc2，反应过程中出现的质量亏损转化为巨大的能量释放出来。
从获得能量的观点来看聚变核反应主要是如下两种：如果是由重的原子核变化为轻的原子核，称为核裂变，如原子弹爆炸；如果是由较轻的原子核变化为较重的原子核，称为核聚变，如恒星持续发光发热的能量来源。
两个较轻的核在融合过程中产生质量亏损而释放出巨大的能量，两个轻核在发生聚变时因它们都带正电荷而彼此排斥，然而两个能量足够高的核迎面相遇，它们就能相当紧密地聚集在一起，以致核力能够克服库仑斥力而发生核反应，这个反应叫做核聚变。
其实早在五十年代初地球上就实现了聚变核反应，这就是氢弹的爆炸。
它是依靠原子弹爆炸时形成的高温高压，使得氢弹里面的热核燃料氘氚发生聚变反应，释放巨大能量，形成强大无比的破坏力。
可惜这种瞬间的猛烈爆炸无法控制。
要把聚变时放出的巨大能量作为社会生产和人类生活的能源，必须对剧烈的聚变核反应加以控制，因而称为受控核聚变。
等离子体在核聚变中的作用和控制在当今能源形势严峻的背景下，核聚变技术备受关注。
而在核聚变的过程中，等离子体的作用和控制显得尤为重要。
本文将讨论等离子体在核聚变中的作用以及控制方法。
1.等离子体的作用等离子体是一种由高能量电子和正离子组成的高度激活的气体。
在核聚变过程中，等离子体的作用类似于“燃料”，它承载着核聚变反应所需的能量和粒子。
首先，等离子体通过离子和离子之间的相互作用，实现了高温高密度。
核聚变反应需要极高的温度来克服相互作用力的斥力，而等离子体能够提供这种高温环境。
同时，等离子体高密度的作用可以增加粒子之间的相互碰撞概率，从而促进核聚变反应的发生。
其次，等离子体的带电性质使其对电磁场具有很强的响应能力。
通过施加适当的电磁场，可以控制等离子体运动的方向和速度，从而实现粒子束的聚焦和定向。
这对于控制核聚变反应的发生和维持至关重要。
最后，等离子体还承担着实时能量传输和热量分散的任务。
核聚变产生的高能粒子会被等离子体均匀地分散，从而避免过热和损坏反应设备。
等离子体的传输性质还可以将能量从聚变中心传输到周围区域。
2.等离子体的控制方法正如上文所提到的，等离子体在核聚变中的控制至关重要。
以下介绍几种常见的等离子体控制方法。
首先，磁约束是一种常用的等离子体控制手段。
通过在等离子体周围施加适当的磁场，可以实现等离子体的稳定聚束。
常见的磁约束设备包括托卡马克和球形托卡马克。
这种方法可以有效地控制等离子体的位置和形状，使其保持稳定和可控。
其次，电流驱动也是一种常用的等离子体控制方法。
通过在等离子体内部施加适量的电流，可以实现等离子体的稳定和热平衡。
这种方法在类似磁约束的控制下，能够更好地控制等离子体的运动和温度分布。
另外，射频加热是一种常见的等离子体控制方式。
通过向等离子体加入射频电磁波能量，可以将等离子体加热至所需的温度。
这种方法可以改善等离子体的能量传输和碰撞概率，从而提高反应效率。
此外，等离子体的粒子注入也是一种重要的控制方式。
核聚变反应堆的关键材料都有哪些特点在追求清洁能源的道路上，核聚变一直被视为人类未来能源的希望之光。
而要实现可控核聚变，关键材料的选择和性能至关重要。
这些关键材料具有一系列独特的特点，下面我们就来详细了解一下。
首先，让我们谈谈用于核聚变反应的燃料。
核聚变反应通常使用氢的同位素，如氘和氚。
氘在自然界中的含量相对丰富，可以从海水中提取，这是其一大优势。
氚则相对较为稀少，但可以通过在反应堆中利用锂与中子的反应来产生。
这两种燃料的特点在于它们能够在极高的温度和压力条件下发生核聚变，释放出巨大的能量。
而且，与传统的化石燃料相比，核聚变燃料的储量几乎是无限的，为人类提供了几乎取之不尽的能源供应。
说到核聚变反应堆，就不能不提到第一壁材料。
第一壁材料直接面对高温等离子体，承受着巨大的热负荷和粒子辐照。
常见的第一壁材料包括钨、钼等金属。
钨具有极高的熔点，能够在高温环境下保持稳定的结构和性能。
它的强度高，能够承受等离子体的冲击和侵蚀。
钼也具有良好的高温性能和机械强度。
除了第一壁材料，包层材料也是核聚变反应堆中的关键部分。
包层材料的主要作用是吸收中子产生热能，并实现氚的增殖。
目前，常用的包层材料有锂陶瓷和钒合金等。
锂陶瓷具有良好的中子吸收性能和热稳定性，能够有效地将中子的能量转化为热能，并增殖氚。
钒合金则具有较高的强度和韧性，能够在复杂的环境中保持结构完整性。
在核聚变反应堆中，还有一种重要的材料——超导材料。
超导材料能够在低温下实现零电阻，大大降低了能量损耗，提高了磁场的强度和稳定性。
常用的超导材料如铌钛合金和铌锡化合物等。
这些超导材料需要在极低的温度下工作，通常需要液氦或液氮来进行冷却。
它们的特点是能够承载极高的电流密度，从而产生强大的磁场，用于约束和控制核聚变反应中的等离子体。
另外，结构材料也是不可或缺的。
结构材料需要在高温、高压、强辐照等极端条件下保持良好的力学性能和稳定性。
例如，低活化钢具有较低的放射性活化特性，在长期使用后产生的放射性废物较少。
等离子可控核聚变
等离子可控核聚变是一种利用高温等离子体进行核聚变反应的技术。
在等离子体内，原子核之间的库仑斥力被高温下的电子云屏蔽，使得原子核能够靠近并发生核反应。
通过控制等离子体的温度、密度和稳定性，可以实现在可控条件下进行核聚变反应，释放出大量能量。
等离子可控核聚变是一种有望实现可持续清洁能源的技术，因为核聚变反应所需的燃料（氘和氚）在地球上非常丰富，并且反应产生的核废料相对较少，而且不会产生温室气体和放射性废料。
此外，等离子可控核聚变还具有高效能、安全性和可控性的优点。
然而，目前实现等离子可控核聚变仍然面临许多技术挑战。
其中一个挑战是如何将等离子体保持在高温和高密度的状态，并防止等离子体与容器壁发生接触。
另一个挑战是如何有效地将聚变反应产生的能量捕获和利用。
国际上正在进行多个等离子可控核聚变实验项目，如国际热核聚变实验堆（ITER）和中国东方超导托卡马克（EAST）等。
这些实验项目旨在验证等离子可控核聚变技术的可行性，并进一步推动该技术的发展和应用。
等离子体物理学中的可控热核聚变引言：可控热核聚变是当今科学领域的一个重要研究课题，也是实现可持续能源的关键之一。
在等离子体物理学中，聚变是将氢同位素的核融合为氦，释放出巨大能量的核反应。
本文将深入探讨可控热核聚变的原理、挑战与前景。
一、可控热核聚变的原理可控热核聚变的基本原理是仿照太阳的能源来源，通过高温、高密度的等离子体实现核融合。
在聚变反应中，氢同位素（氘和氚）的核融合将产生氦气和高能中子，并释放出巨大的能量。
为了实现可控热核聚变，科学家们尝试采用“磁约束”和“惯性约束”两种方法。
磁约束利用强大的磁场将等离子体约束在磁场中心，并通过加热等离子体使其达到足够高的温度和密度；惯性约束则利用激光或电子束等能量源直接压缩和加热燃料团块，以实现核聚变。
二、可控热核聚变的挑战尽管可控热核聚变具有巨大的潜力，但要实现可控的聚变反应仍面临诸多挑战。
首先，需要解决高温等离子体的稳定性问题。
由于等离子体易受扰动影响，难以长时间保持高温状态，这对于实现可控聚变反应至关重要。
其次，核聚变过程中生成的高能中子对材料的损伤严重，要解决材料的耐辐照性问题。
此外，建造大型且高效的聚变反应堆的技术和经济可行性也是一个挑战，需要优化设计和降低成本。
三、可控热核聚变的前景尽管面临种种困难，可控热核聚变仍然被视为未来可持续能源的重要解决方案。
首先，聚变反应产生的氦气是清洁的，不会产生温室气体和有害废物。
其次，聚变能源的储量巨大，仅以氚为例，地球上氚的总储量约为590克，足够支持人类繁荣发展数百万年。
此外，聚变反应的能量密度高，每克燃料释放的能量相当于煤炭的数百万倍，可以满足人类对能源的巨大需求。
四、全球研究与合作由于可控热核聚变的挑战性质，各国科学家和研究机构在这个领域开展了广泛的研究与合作。
国际热核聚变实验堆（ITER）是迄今为止最大的国际合作项目，旨在通过磁约束法实现可控热核聚变，并在2025年前建成。
该项目由中国、欧盟、美国、俄罗斯、日本和韩国等国家共同合作，将共享研究成果和经验，推动聚变科学的发展。
面向等离子体材料与可控核聚变编者按：相比核裂变，核聚变几乎不会带来放射性污染等环境问题，其原料可直接取自海水中的氘，来源几乎取之不尽，是理想的能源方式。
但是要想把这种能量为人类所有效利用，我们还有很长的路要走，它的关键问题之一是面临高温等离子体的第一壁结构材料。
可以说，现在世界上已有的材料中尚没有任何一种能胜任第一壁的工作要求。
近些年中国经济持续高速发展，举世瞩目。
但是制约中国经济发展的一些瓶颈问题日渐显现，其中颇为突出的就是能源问题。
我国自然资源的基本特点是富煤、贫油、少气。
我国煤炭虽然储量丰富，但是分布不均，尤其是煤炭作为能源，污染严重，致使我国能源使用排放的温室气体仅次于美国，居世界第二位，为环境外交所瞩目。
核能的发现和应用，是人类在二十世纪最伟大的科学技术成就之一。
与太阳能、水能、风能、地热等清洁能源相比，核能不受时间和地域的限制，尤其受控热核聚变能是公认的“资源无限”、可以“永远”解决人类未来能源需求和保护环境的重要途径之一。
氘氚聚变反应可以释放出大量能量，其所需燃料在地球上预计约能使用3000万年以上。
聚变反应堆不产生硫、氮氧化物等环境污染物质，不释放温室效应气体；氘氚反应的产物没有放射性，中子对堆结构材料的活化也只产生少量较容易处理的短寿命放射性物质。
上个世纪八十年代美、苏、日、欧盟设立了国际热核聚变实验反应堆（international thermo-nuclear experimental reactor，简称iter）计划。
并且在本世纪初确定了iter的设计概要，标志了受控热核聚变技术从基础研究阶段进入到了确认设备性能的工程可行性阶段。
iter现已在法国南部马赛附近的卡达拉舍开始建设，这是工程可行性研究的第一步，第二步是研制示范聚变堆，第三步才是研制商用聚变堆。
2006年11月21日，科技部部长徐冠华代表中国政府签署了iter 计划的联合实验协定及相关文件，这是中国科学家首次和欧美等发达国家的科学家一起研究的重大科学项目，是国际上仅次于国际空间站的重大国际合作项目。
中国此次加入iter，分担研究了一部分项目。
而接下来的工作有很多，国内相关领域的科学家应该提早研究，争取在我国尽早地建立起示范聚变堆和商用聚变堆。
制约核聚变堆研究的关键问题之一是面临高温等离子体的第一壁结构材料，即面向等离子体材料（plasma facingmaterials，pfm）。
pfm指在磁约束可控热核聚变反应装置中直接面对等离子体的第一壁和偏滤器、限制器的装甲材料。
核聚变装置相当于装高温等离子体的炉子，最受考验的是内壁，其表面要承受高温、极高的表面热负荷（最高约20mwm-2），并且要承受核聚变反应放出来的能量高达14mev的中子的辐照，辐照量将为数百dpa。
同时，14mev 中子的（n2p）、（n，α）核嬗变反应所产生的大量的氢、氦对材料的性能会产生巨大影响。
可以说，现在世界上已有的材料中尚没有任何一种可能胜任第一壁的工作要求。
p fm的主要功能是：有效地控制进入等离子体的杂质；有效地移走辐射到材料表面的热功率；保护非正常停堆时其它部件免受等离子体轰击而损坏。
同时，面对等离子体材料应与反应堆运行寿命、可靠性和维护相一致。
因此，面对等离子体材料的总体要求是耐高温、低溅射、低氢（氚）滞留及与结构材料兼容。
碳基材料和钨是最有前景的pfm的候选材料。
对于pfm而言必须解决两个难题，一是pfm自身性能的不断提高；二是pfm与铜基热沉材料的有效连接。
目前欧盟、日本、美国等国对碳基和钨基pfm进行了较深入的研究，我国则起步较晚。
单一材料或涂层材料已不能满足前沿科研领域发展的需求，例如，在航天飞行器上的，需要能承受1000摄氏度以上的高温度差的材料。
但通常的涂层材料，即在金属表面涂上陶瓷涂层，由于陶瓷和金属的膨胀系数相差很大，反复多次就会开裂。
什么样的材料才能达到如此高的要求呢？1984年，日本masayuki niino博士等三位科学家在研究航天飞行器所需高温结构材料时提出了功能梯度材料（functionally gradedmaterials，简称 fgm）这一材料设计的新概念。
所谓功能梯度材料是指材料成分和结构是逐步过渡的材料。
由于是逐步过渡，从而大大减小了由于异种材质膨胀系数失配使材料在高温度差下产生的过大的热应力，显著提高了材料的抗热冲击性和抗热震性。
后来，材料科学家们又把梯度材料这一设计概念从高温结构材料推广应用到各种功能材料上来。
这是一个非常重要的研究方向，于1996年由我向有关部门提交了耐高温等离子体冲刷的功能梯度材料的科研顶层设计项目建议书，设想这种材料可以运用在三个方面，一是为受控核聚变提供耐高温等离子体冲刷的材料，二是可以用于激光核聚变，三是可以在航空航天上用。
这项建议得到了国家有关部门的重视和核工业西南核物理研究院的合作，8 6 3新材料专家委员会在听取了论证报告、通过答辩后于1997年7月批准了这个项目。
该课题组经过十年努力，较深入地研究了弹塑性有限元分析和优化设计、超高压力通电烧结、熔渗-焊接法制备模块、活性金属真空钎焊、活性金属铸造、自蔓延燃烧预热爆炸固结、分次热压等新技术，成功地制备出了多个体系的耐等离子体冲刷的功能梯度材料，包括钨和铜、碳化硅和铜、碳化硼和铜、钼和铜、碳化硅和碳、碳化硼和碳功能梯度材料等，其中碳化硅和铜、碳化硼和铜、碳化硅和碳、碳化硼和碳体系的功能梯度材料在国际上尚未见前人报道。
这些体系的材料分别在中国主要的托卡马克核聚变实验装置，核工业西南物理研究院中国环流器1号hl-1上做过原位实验，或在中国科学院等离子体所的ht-7上进行过等离子体辐照实验。
十年来，课题组的研究突破了八项关键技术，申请了8项发明专利，在国际著名刊物上和国际重要学术会议上发表了近50篇论文。
培养了研究生12名，有的已被输送到国内外著名的核聚变研究单位。
所发展的材料体系和关键技术是：一、采用功能梯度材料的概念连接作为面向等离子体材料的w、b4c、sic和作为热沉材料的cu。
发明了一种制备梯度材料的新技术：超高压力梯度烧结技术。
这种技术很好的解决了对于组成熔点和烧结温度差别大的梯度材料无法一次烧结的世界性制备难题。
可用于制备一大类陶瓷/金属、金属/金属梯度材料。
采用这种方法制备了三个不同材料体系的耐高温等离子体冲刷的功能梯度材料，包括w/cu（直径36mm高30mm）、b4c/cu、sic/cu功能梯度材料。
图3是w/cu fgm的设计图及制备所得样品。
二、发明了熔渗-焊接法制备w/c u功能梯度材料模块（尺寸为30 m m×30 m m×30 m m），高能电子束对其热冲击性能测试表明所设计和制备的w/c u 功能梯度材料模块具有较好的抗热冲击性能，能承受6m w/m2的稳态热流冲击。
三、在国际上首次用粉末冶金技术制成s i c/c 块体功能梯度材料；课题组克服了sic和高含量石墨不能烧结在一起的困难，用粉末冶金技术成功地制取了sic/c fgm，在las-2000装置上进行d+离子辐照实验，在3kev，4.6 1015d+/s.cm2的离子束辐照条件下，其在700k时总的化学溅射产额为石墨（smf-800）化学溅射产额的22%，在能量5k e v400ma，脉冲宽度2ms的电子束热冲击下经250次不裂。
并首次设计和制成了b4c/c功能梯度材料。
四、首次制备出成分分布系数按设计要求的b4c/cu涂层梯度材料；通过设计优化了成分分布，其最高化学溅射产额为石墨的16%，其对甲烷解吸产额为石墨的30-50%，其在能量1.5kev 30ma，脉冲宽度100ms，脉冲间隔4000ms，平均功率密度6.4m w/m2电子束热冲击下，经1000次没有发现疲劳裂纹。
五、发明了一种采用超高压力下通电烧结法制备超细晶粒难熔金属的新技术。
六、发明了采用ti基非晶焊料通过真空钎焊的方法对掺杂石墨和铜进行连接的新方法，试验结果和设计结果具有很好的吻合，通过mo/cu复合中间层的加入能够有效的缓解钎焊过程中产生的热应力，从而获得性能优良的掺杂石墨和铜的连接件。
使用此方法成功制备了面向等离子体模块（尺寸为30 mm×30 mm×30 mm），高能电子束热冲击测试结果表明所设计和制备的掺杂石墨/铜模块具有较好的抗热冲击性能，能承受6mw/m2的稳态热流冲击。
另外，还采用直接活性金属铸造的新方法对石墨和铜的连接进行了试验，该方法与国外已经报导的结果相比，具有更简单的工艺过程和更低的成本优势。
七、与北京理工大学合作设计并采用自蔓延燃烧预热，水介质缓冲双向爆炸固结的方式制备了mo/cu功能梯度材料（fgm）。
对各层的密度、硬度、电导率等性能进行了测量和分析，从m o层的相对密度94.2%到cu层的相对密度98.4%，试样整体的相对密度达95.5%。
mo/cu fgm第1层与第2层的剪切强度为214.8mpa；mo/cu fgm第3层、第4层的热导率分别为204.76wm-1k-1和249.71wm-1k-1。
对聚变材料研究目前需要的是：从堆的详细设计中得出，聚变堆对材料性能提出的要求是什么？即这种要求使得通过对材料的改进和工艺技术的进步是可以达到的，同时又能满足商用聚变堆的经济性能要求。
低活性材料使聚变能更清洁，更符合环境的要求，从长远角度看，也更为经济（减少后处理费用），是材料发展的方向。
聚变材料研究发展目标是：开发新材料，提高材料性能；理解材料在堆环境中的行为和行为结果；建立材料数据库，为堆工程设计提供所需数据。
总的来说，我国核聚变材料的研究与国际水平差距较大，我们还处于基础研究的试样水平，在许多发达国家聚变材料研究经费在聚变研究中所占比例逐渐增加的同时，我国核聚变材料的投入却在聚变研究中不成比例。
在核聚变堆材料研究方面缺乏统筹安排和长远规划。
由于国内没有连续资助，原来的核聚变堆材料研究队伍也四散分离，原有的设备得不到维护，新设备更无从建设。
而国际上，聚变材料研究已侧重于材料的开发，工实验数据的获取和积累。
我国的聚变材料研究已参与了国际合作，如能有适当的投入，对提高我国的材料研究水平将会起到事半功倍的效果。
实现核聚变及其和平利用无疑是人类最终解决能源问题的希望。
人类探索核聚变这种新能源的努力将会继续下去，世界各国的总投入仍将上升，探索的步伐也将加快，这是人类面临的共同的能源总体需求所确定的。
今后几十年内，我们如果解决核聚变反应堆的材料问题和物理工程等问题，让第一个核聚变反应堆发出的强大电能输入电网，一个崭新的和平利用核能的新世纪即可宣布开始。
