Aplicacions superconductores
Fa temps que s'ha descobert que quan la temperatura baixa a prop del zero absolut, les propietats químiques d'algunes substàncies canvien bruscament, convertint-se en un "superconductor" gairebé sense resistència. La temperatura a la qual una substància comença a tenir aquesta propietat "superconductora" singular s'anomena temperatura crítica. No cal dir que la temperatura crítica de diverses substàncies no és la mateixa.
Ja sabeu, les temperatures ultra baixes són difícils d'aconseguir i la gent paga un preu enorme per elles, i com més us acosteu al zero absolut, més gran serà el preu que heu de pagar. Per tant, el nostre requisit per a les substàncies superconductores és, per descomptat, que com més alta sigui la temperatura crítica, millor.
Hi ha molts elements amb propietats superconductores, i el niobi és el que té la temperatura crítica més alta. Els aliatges de niobi, amb una temperatura crítica de fins a 18,5 a 21 graus en temperatura absoluta, són els materials superconductors més importants actualment.
La gent una vegada va fer un experiment d'aquest tipus: un anell de niobi metàl·lic que estava fred fins a un estat superconductor, connectat amb un corrent elèctric i després desconnectat del corrent, i després va tancar tot el conjunt d'instruments per mantenir la temperatura baixa. Dos anys i mig més tard, la gent va encendre l'instrument i va descobrir que el corrent a l'anell de niobi encara fluïa i la força del corrent era gairebé exactament la mateixa que quan es va aplicar l'electricitat per primera vegada!
D'aquest experiment, es pot veure que els materials superconductors gairebé no perden corrent. Si utilitzeu un cable superconductor per transmetre electricitat, perquè no té resistència, no hi haurà pèrdua d'energia quan el corrent passi, de manera que l'eficiència de transmissió millorarà molt.
Algú ha dissenyat un tren maglev d'alta velocitat, que té imants superconductors instal·lats a les seves rodes, de manera que tot el tren pugui flotar a la via durant uns deu centímetres. D'aquesta manera, no hi ha més fricció entre el tren i la via, reduint la resistència per avançar. Un tren maglev que transporta 100 persones pot arribar a una velocitat de més de 500 quilòmetres per hora amb només 100 cavalls de força.
Amb un cinturó d'estany de niobi de 20-quilòmetre de llarg, enrotllat al voltant d'una brida de roda d'1,5 metres de diàmetre, els bobinatges són capaços de generar un camp magnètic fort i estable, suficient per aixecar un pes de 122 quilograms i levitar. a l'espai del camp magnètic. Si aquest camp magnètic s'hagués d'utilitzar en una reacció de fusió termonuclear, i la potent reacció de fusió termonuclear es pogués controlar, seria possible proporcionar-nos un subministrament gran i gairebé interminable d'electricitat barata.
Un generador de corrent continu es feia antigament amb material superconductor de niobi-titani. Té molts avantatges, com ara mida petita, pes lleuger, baix cost i genera cent vegades més electricitat que els generadors normals de la mateixa mida.
Superaliatges
Una gran part del niobi del món s'utilitza en estat de metall pur o en forma d'aliatges de ferroniobi i niobi-níquel d'alta puresa per a la producció de superaliatges de níquel, crom i ferro. Aquests aliatges s'utilitzen en motors a reacció, motors de turbines de gas, components de coets, turbocompressors i equips de combustió resistents a la calor. El niobi forma una fase en l'estructura del gra dels superaliatges. Aquests aliatges contenen generalment fins a un 6,5% de niobi. L'aliatge Inconel 718 és un dels aliatges a base de níquel que contenen niobi amb 50% de níquel, 18,6% de crom, 18,5% de ferro, 5% de niobi, 3,1% de molibdè, 0,9% de titani i 0,4% d'alumini. Les aplicacions inclouen l'ús com a material de la cèl·lula de gamma alta, com ara el programa Gemini.
Aliatges a base de niobi
C-103 és un aliatge de niobi que conté un 89% de niobi, un 10% d'hafni i un 1% de titani, i que es pot utilitzar en broquets d'impulsor de coets líquids, com ara el motor principal del mòdul lunar Apol·lo. El mòdul de servei Apollo utilitza un altre aliatge de niobi. Com que el niobi comença a oxidar-se per sobre dels 400 graus, s'ha d'aplicar un recobriment protector a la seva superfície per evitar que es torni trencadissa.
Aplicacions mèdiques
El niobi també ocupa una posició important en el tractament quirúrgic, no només es pot utilitzar per fabricar dispositius mèdics, sinó que també és un bon "material d'adaptació biològica", perquè té una excel·lent resistència a la corrosió, no interactuarà amb diverses substàncies líquides del cos humà. , i gairebé completament no danya els teixits corporals dels organismes, es pot adaptar a qualsevol mètode d'esterilització, de manera que es pot combinar amb teixits orgànics durant molt de temps i romandre inofensiu en el cos humà.