Ứng dụng siêu dẫn
Từ lâu người ta đã phát hiện ra rằng khi nhiệt độ giảm xuống gần độ không tuyệt đối, tính chất hóa học của một số chất thay đổi đột ngột, trở thành "siêu dẫn" gần như không có điện trở. Nhiệt độ mà một chất bắt đầu có tính chất "siêu dẫn" đặc biệt này được gọi là nhiệt độ tới hạn. Không cần phải nói, nhiệt độ tới hạn của các chất khác nhau là không giống nhau.
Bạn biết đấy, nhiệt độ cực thấp rất khó đạt được, và mọi người phải trả giá rất đắt cho chúng, và càng gần đến độ không tuyệt đối, cái giá bạn phải trả càng lớn. Do đó, yêu cầu của chúng tôi đối với các chất siêu dẫn, tất nhiên là nhiệt độ tới hạn càng cao thì càng tốt.
Có nhiều nguyên tố có tính chất siêu dẫn, và niobi là nguyên tố có nhiệt độ tới hạn cao nhất. Hợp kim làm từ niobi, với nhiệt độ tới hạn lên tới 18,5 đến 21 độ ở nhiệt độ tuyệt đối, là vật liệu siêu dẫn quan trọng nhất hiện nay.
Người ta đã từng làm một thí nghiệm như vậy: một chiếc nhẫn kim loại niobium lạnh đến trạng thái siêu dẫn, được kết nối với dòng điện rồi ngắt kết nối với dòng điện, sau đó đóng toàn bộ bộ dụng cụ để giữ nhiệt độ thấp. Hai năm rưỡi sau, người ta bật thiết bị lên và phát hiện dòng điện trong chiếc nhẫn niobium vẫn đang chảy, và cường độ dòng điện gần như giống hệt như khi mới đưa điện vào!
Từ thí nghiệm này, có thể thấy rằng vật liệu siêu dẫn hầu như không mất dòng điện. Nếu bạn sử dụng cáp siêu dẫn để truyền điện, vì nó không có điện trở, sẽ không có tổn thất năng lượng khi dòng điện chạy qua, do đó hiệu suất truyền tải sẽ được cải thiện rất nhiều.
Có người đã thiết kế một đoàn tàu đệm từ tốc độ cao, có nam châm siêu dẫn lắp trên bánh xe, để toàn bộ đoàn tàu có thể nổi trên đường ray khoảng mười cm. Theo cách này, không còn ma sát giữa đoàn tàu và đường ray, giảm lực cản để tiến về phía trước. Một đoàn tàu đệm từ chở 100 người có thể đạt tốc độ hơn 500 km/giờ chỉ với 100 mã lực.
Với một dây đai niobium-thiếc dài 20-km, quấn quanh vành bánh xe có đường kính 1,5 mét, các cuộn dây có thể tạo ra một từ trường mạnh và ổn định, đủ để nâng một vật nặng 122 kg và làm nó lơ lửng trong không gian từ trường. Nếu từ trường này được sử dụng trong phản ứng nhiệt hạch, và phản ứng nhiệt hạch mạnh mẽ có thể được kiểm soát, chúng ta có thể cung cấp cho chúng ta nguồn điện giá rẻ lớn và gần như vô tận.
Máy phát điện một chiều trước đây được làm bằng vật liệu siêu dẫn niobi-titanium. Nó có nhiều ưu điểm như kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, giá thành thấp và tạo ra lượng điện gấp hàng trăm lần so với máy phát điện thông thường có cùng kích thước.
Siêu hợp kim
Một phần lớn niobi trên thế giới được sử dụng ở trạng thái kim loại tinh khiết hoặc dưới dạng hợp kim ferroniobium và niobi-niken có độ tinh khiết cao để sản xuất niken, crom và siêu hợp kim gốc sắt. Các hợp kim này được sử dụng trong động cơ phản lực, động cơ tua bin khí, các bộ phận tên lửa, bộ tăng áp và thiết bị đốt chịu nhiệt. Niobi tạo thành một pha trong cấu trúc hạt của siêu hợp kim. Các hợp kim này thường chứa tới 6,5% niobi. Hợp kim Inconel 718 là một trong những hợp kim gốc niken chứa niobi với 50% niken, 18,6% crom, 18,5% sắt, 5% niobi, 3,1% molypden, 0,9% titan và 0,4% nhôm. Các ứng dụng bao gồm được sử dụng làm vật liệu khung máy bay cao cấp, chẳng hạn như chương trình Gemini.
Hợp kim gốc Niobi
C-103 là hợp kim niobi chứa 89% niobi, 10% hafni và 1% titan, có thể sử dụng trong các vòi đẩy tên lửa đẩy lỏng, chẳng hạn như động cơ chính của mô-đun mặt trăng Apollo. Mô-đun dịch vụ Apollo sử dụng một hợp kim niobi khác. Vì niobi bắt đầu bị oxy hóa ở nhiệt độ trên 400 độ, nên phải phủ một lớp phủ bảo vệ lên bề mặt của nó để ngăn không cho nó trở nên giòn.
Ứng dụng y tế
Niobi cũng chiếm vị trí quan trọng trong điều trị phẫu thuật, nó không chỉ có thể được sử dụng để chế tạo các thiết bị y tế mà còn là một "vật liệu thích ứng sinh học" tốt, vì nó có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, sẽ không tương tác với các chất lỏng khác nhau trong cơ thể con người, và hầu như hoàn toàn không làm hỏng các mô cơ thể của sinh vật, có thể thích ứng với bất kỳ phương pháp khử trùng nào, vì vậy nó có thể kết hợp với các mô hữu cơ trong thời gian dài và tồn tại vô hại trong cơ thể con người.