黄逸豪, 马志斌, 2

(1. 武汉工程大学 材料科学与工程学院, 等离子体化学与新材料湖北省重点实验室, 武汉430073)(2. 黄冈师范学院 化学化工学院, 湖北 黄冈 438000)

聚变能作为终极的能源利用方式，越来越受到人们的重视。托卡马克是最有希望实现可控核聚变反应的装置。在托卡马克装置中，偏滤器作为高温等离子体与低温固体器壁的中间过渡区域，会承受高通量的粒子流和能量流，因此，偏滤器的选材一直是聚变能发展的关键问题(主要为 C 和 W)[1]。

20世纪末，日本的JT-60、英国的JET、美国的TFTR、中国的HL-2A等装置还曾使用高纯石墨用作偏滤器材料。但其耐高温氧化性差，并有高的化学溅射和辐照升华现象，使用寿命较短。近年来，国内外将偏滤器材料的焦点转向W材料，如位于中国合肥等离子体所的EAST 装置确定了从之前的 C 到 C/W，最后到全W的发展方向，并开展了大量的相关试验[2]。国际上的JET、ITER也纷纷将W用作偏滤器材料[3]，这得益于W优异的热性能、氢的低溶解度和低溅射率[4-6]。而对于下一代聚变堆如中国聚变工程实验堆(CFETR)，其偏滤器的工作环境更加苛刻，W由于自身的物理溅射产生的高Z杂质会严重影响等离子体的稳定性，因此研究新型偏滤器材料具有重大意义。

在此背景下将碳材料和钨材料结合作为偏滤器材料。金刚石是目前所有天然材料中硬度最高的材料，与石墨相比，其热导率极高，约为铜的5倍，是理想的热沉积材料，且化学性质稳定，在高能氘和氚粒子流轰击下的物理溅射和化学溅射远低于石墨的；……