Primjene supravodljivosti
Odavno je otkriveno da kada temperatura padne blizu apsolutne nule, kemijska svojstva nekih tvari naglo se mijenjaju, postajući "supravodič" gotovo bez otpora. Temperatura pri kojoj tvar počinje imati to jedinstveno svojstvo "supravodljivosti" naziva se kritična temperatura. Nepotrebno je reći da kritična temperatura raznih tvari nije ista.
Znate, ultraniske temperature je teško postići, a ljudi plaćaju ogromnu cijenu za njih, a što ste bliže apsolutnoj nuli, to je veća cijena koju morate platiti. Stoga je naš zahtjev za supravodljive tvari, naravno, da što je viša kritična temperatura, to bolje.
Postoje mnogi elementi sa svojstvima supravodljivosti, a niobij je onaj s najvišom kritičnom temperaturom. Legure izrađene od niobija, s kritičnom temperaturom do 18,5 do 21 stupanj apsolutne temperature, danas su najvažniji supravodljivi materijali.
Ljudi su jednom izveli takav eksperiment: metalni prsten od niobija koji je bio hladan do supravodljivog stanja, spojen na električnu struju, a zatim isključen iz struje, a zatim zatvorio cijeli niz instrumenata kako bi temperatura bila niska. Dvije i pol godine kasnije, ljudi su uključili instrument i otkrili da struja u niobijskom prstenu i dalje teče, a jakost struje bila je gotovo ista kao kad je elektricitet prvi put primijenjen!
Iz ovog eksperimenta može se vidjeti da supravodljivi materijali gotovo ne gube struju. Ako koristite supravodljivi kabel za prijenos električne energije, jer nema otpora, neće biti gubitka energije kada struja prolazi, tako da će se učinkovitost prijenosa znatno poboljšati.
Netko je konstruirao brzi maglev vlak, koji ima na kotačima ugrađene supravodljive magnete, tako da cijeli vlak može lebdjeti na pruzi desetak centimetara. Na taj način više nema trenja između vlaka i pruge, čime se smanjuje otpor pri kretanju naprijed. Maglev vlak koji prevozi 100 ljudi može postići brzinu veću od 500 kilometara na sat sa samo 100 konjskih snaga.
S 20-kilometar dugim remenom od niobij-kositra, omotanim oko prirubnice kotača promjera 1,5 metara, namoti mogu generirati snažno i stabilno magnetsko polje, dovoljno da podigne težinu od 122 kilograma i levitira to u prostoru magnetskog polja. Kad bi se ovo magnetsko polje koristilo u reakciji termonuklearne fuzije, a snažna reakcija termonuklearne fuzije mogla biti kontrolirana, bilo bi moguće osigurati veliku i gotovo beskonačnu zalihu jeftine električne energije.
Generator istosmjerne struje nekada je bio napravljen od supravodljivog materijala niobij-titan. Ima mnoge prednosti, kao što su mala veličina, mala težina, niska cijena, a proizvodi sto puta više električne energije od običnih generatora iste veličine.
Superlegure
Velik dio svjetskog niobija koristi se u čistom metalnom stanju ili u obliku feroniobija visoke čistoće i legura niobij-nikal za proizvodnju superlegura na bazi nikla, kroma i željeza. Ove se legure koriste u mlaznim motorima, plinskim turbinskim motorima, raketnim komponentama, turbopunjačima i opremi za izgaranje otpornoj na toplinu. Niobij tvori fazu u strukturi zrna superlegura. Ove legure općenito sadrže do 6,5% niobija. Legura Inconel 718 jedna je od legura na bazi nikla koja sadrži niobij s 50% nikla, 18,6% kroma, 18,5% željeza, 5% niobija, 3,1% molibdena, 0.9% titana i 0,4% aluminija. Primjene uključuju korištenje kao vrhunski materijal za konstrukciju zrakoplova, kao što je program Gemini.
Legure na bazi niobija
C-103 je legura niobija koja sadrži 89% niobija, 10% hafnija i 1% titana, a može se koristiti u mlaznicama potisnika raketa s tekućinom, kao što je glavni motor lunarnog modula Apollo. Servisni modul Apollo koristi drugu leguru niobija. Budući da niobij počinje oksidirati iznad 400 stupnjeva, na njegovu se površinu mora nanijeti zaštitni premaz kako bi se spriječilo da postane lomljiv.
Medicinske primjene
Niobij također zauzima važno mjesto u kirurškom liječenju, ne samo da se može koristiti za proizvodnju medicinskih uređaja, već je i dobar "materijal za biološku prilagodbu", jer ima izvrsnu otpornost na koroziju, neće komunicirati s raznim tekućim tvarima u ljudskom tijelu. , a gotovo u potpunosti ne oštećuje tjelesna tkiva organizama, može se prilagoditi bilo kojoj metodi sterilizacije, tako da se može dugo kombinirati s organskim tkivima i neškodljivo ostati u ljudskom tijelu.