Свръхпроводящи приложения
Отдавна е установено, че когато температурата падне почти до абсолютната нула, химичните свойства на някои вещества се променят рязко, превръщайки се в "свръхпроводник" почти без съпротивление. Температурата, при която едно вещество започва да има това единствено "свръхпроводящо" свойство, се нарича критична температура. Излишно е да казвам, че критичната температура на различните вещества не е еднаква.
Знаете, ултраниските температури са трудни за постигане и хората плащат огромна цена за тях и колкото повече се доближавате до абсолютната нула, толкова по-голяма е цената, която трябва да платите. Следователно нашето изискване за свръхпроводящите вещества е, разбира се, колкото по-висока е критичната температура, толкова по-добре.
Има много елементи със свръхпроводящи свойства, а ниобият е този с най-висока критична температура. Сплавите, изработени от ниобий, с критична температура от 18,5 до 21 градуса по абсолютна температура, са най-важните свръхпроводящи материали в момента.
Някога хората направиха такъв експеримент: метален ниобиев пръстен, който беше студен до състояние на свръхпроводимост, свързан с електрически ток и след това изключен от тока, след което затвори целия набор от инструменти, за да поддържа ниска температура. Две години и половина по-късно хората включиха инструмента и установиха, че токът в ниобиевия пръстен все още тече и силата на тока е почти същата като при първото прилагане на електричеството!
От този експеримент може да се види, че свръхпроводящите материали почти не губят ток. Ако използвате свръхпроводящ кабел за предаване на електричество, тъй като той няма съпротивление, няма да има загуба на енергия при преминаване на тока, така че ефективността на предаването ще бъде значително подобрена.
Някой е проектирал високоскоростен маглев влак, на колелата на който са монтирани свръхпроводящи магнити, така че целият влак може да се носи по коловоза на около десет сантиметра. По този начин няма повече триене между влака и коловоза, което намалява съпротивлението при движение напред. Маглев влак, превозващ 100 души, може да достигне скорост над 500 километра в час само със 100 конски сили.
С 20-километров колан от ниобий-калай, навит около фланец на колело с диаметър 1,5 метра, намотките са в състояние да генерират силно и стабилно магнитно поле, достатъчно за повдигане на тежест от 122 килограма и левитация в пространството на магнитното поле. Ако това магнитно поле трябваше да се използва в реакция на термоядрен синтез и мощната реакция на термоядрен синтез можеше да бъде контролирана, би било възможно да ни осигури голям и почти безкраен запас от евтина електроенергия.
Някога генераторът на постоянен ток е бил направен от ниобий-титанов свръхпроводящ материал. Той има много предимства, като малък размер, леко тегло, ниска цена и генерира сто пъти повече електроенергия от обикновените генератори със същия размер.
Суперсплави
Голяма част от световния ниобий се използва в чисто метално състояние или под формата на високочисти ферониобий и ниобий-никелови сплави за производството на суперсплави на базата на никел, хром и желязо. Тези сплави се използват в реактивни двигатели, газотурбинни двигатели, ракетни компоненти, турбокомпресори и топлоустойчиво горивно оборудване. Ниобият образува фаза в структурата на зърната на суперсплавите. Тези сплави обикновено съдържат до 6,5% ниобий. Сплавта Inconel 718 е една от съдържащите ниобий сплави на основата на никел с 50% никел, 18,6% хром, 18,5% желязо, 5% ниобий, 3,1% молибден, 0.9% титан и 0,4% алуминий. Приложенията включват използване като материал за корпус от висок клас, като програмата Gemini.
Сплави на основата на ниобий
C-103 е ниобиева сплав, която съдържа 89% ниобий, 10% хафний и 1% титан и може да се използва в дюзи на ракетни двигатели с течно гориво, като главния двигател на лунния модул Apollo. Сервизният модул Apollo използва друга ниобиева сплав. Тъй като ниобият започва да се окислява над 400 градуса, трябва да се нанесе защитно покритие върху повърхността му, за да се предотврати крехкостта му.
Медицински приложения
Ниобият също заема важна позиция в хирургичното лечение, той не само може да се използва за производство на медицински изделия, но също така е добър "материал за биологична адаптация", тъй като има отлична устойчивост на корозия, няма да взаимодейства с различни течни вещества в човешкото тяло. , и почти напълно не уврежда телесните тъкани на организмите, може да се адаптира към всеки метод на стерилизация, така че може да се комбинира с органични тъкани за дълго време и да остане безвредно в човешкото тяло.