Superledende applikationer
Det har længe været opdaget, at når temperaturen falder til nær det absolutte nulpunkt, ændres nogle stoffers kemiske egenskaber brat og bliver til en "superleder" med næsten ingen modstand. Den temperatur, ved hvilken et stof begynder at have denne enestående "superledende" egenskab, kaldes den kritiske temperatur. Det er overflødigt at sige, at den kritiske temperatur af forskellige stoffer ikke er den samme.
Du ved, ultralave temperaturer er svære at komme til, og folk betaler en enorm pris for dem, og jo tættere du kommer på det absolutte nulpunkt, jo højere pris skal du betale. Derfor er vores krav til superledende stoffer selvfølgelig, at jo højere kritisk temperatur, jo bedre.
Der er mange grundstoffer med superledende egenskaber, og niobium er det med den højeste kritiske temperatur. Legeringer lavet af niobium, med en kritisk temperatur på op til 18,5 til 21 grader i absolut temperatur, er de vigtigste superledende materialer på nuværende tidspunkt.
Folk lavede engang sådan et eksperiment: en metalniobiumring, der var kold til en superledende tilstand, forbundet med en elektrisk strøm og derefter afbrudt fra strømmen, og lukkede derefter hele sættet af instrumenter for at holde temperaturen lav. To et halvt år senere tændte folk for instrumentet og fandt ud af, at strømmen i niobringen stadig løb, og strømstyrken var næsten nøjagtig den samme, som da elektriciteten først blev tilført!
Fra dette eksperiment kan det ses, at superledende materialer næsten ikke mister strøm. Hvis du bruger et superledende kabel til at overføre elektricitet, fordi det ikke har nogen modstand, vil der ikke være noget energitab, når strømmen går igennem, så transmissionseffektiviteten vil blive væsentligt forbedret.
Nogen har designet et højhastigheds-maglev-tog, som har superledende magneter installeret på hjulene, så hele toget kan flyde på sporet i cirka ti centimeter. På denne måde er der ikke længere friktion mellem toget og sporet, hvilket reducerer modstanden til at køre fremad. Et maglev-tog med 100 personer kan nå en hastighed på mere end 500 kilometer i timen med kun 100 hestekræfter.
Med et 20-kilometer langt niobium-tin-bælte, viklet om en hjulflange med en diameter på 1,5 meter, er viklingerne i stand til at generere et stærkt og stabilt magnetfelt, nok til at løfte en vægt på 122 kg og svæve det i magnetfeltrummet. Hvis dette magnetfelt skulle bruges i en termonuklear fusionsreaktion, og den kraftige termonuklear fusionsreaktion kunne kontrolleres, ville det være muligt at forsyne os med en stor og næsten uendelig forsyning af billig elektricitet.
En jævnstrømsgenerator blev engang lavet af niobium-titanium superledende materiale. Den har mange fordele, såsom lille størrelse, let vægt, lav pris, og den genererer hundrede gange mere elektricitet end almindelige generatorer af samme størrelse.
Superlegeringer
En stor del af verdens niob bruges i ren metaltilstand eller i form af højrent ferroniob og niobium-nikkel-legeringer til fremstilling af nikkel-, krom- og jernbaserede superlegeringer. Disse legeringer bruges i jetmotorer, gasturbinemotorer, raketkomponenter, turboladere og varmebestandigt forbrændingsudstyr. Niobium danner en fase i kornstrukturen af superlegeringer. Disse legeringer indeholder generelt op til 6,5% niobium. Inconel 718 legering er en af de niobiumholdige nikkelbaserede legeringer med 50% nikkel, 18,6% chrom, 18,5% jern, 5% niobium, 3,1% molybdæn, 0,9% titanium og 0,4% aluminium. Applikationerne inkluderer at blive brugt som et avanceret flyskrogmateriale, såsom Gemini-programmet.
Niobium-baserede legeringer
C-103 er en niobiumlegering, der indeholder 89 % niobium, 10 % hafnium og 1 % titanium og kan bruges i flydende raketpropeldyser, såsom hovedmotoren i Apollo-månemodulet. Apollo servicemodulet bruger en anden niobiumlegering. Da niobium begynder at oxidere over 400 grader, skal en beskyttende belægning påføres dens overflade for at forhindre, at den bliver skør.
Medicinske applikationer
Niobium indtager også en vigtig position i kirurgisk behandling, det kan ikke kun bruges til fremstilling af medicinsk udstyr, men er også et godt "biologisk tilpasningsmateriale", fordi det har fremragende korrosionsbestandighed, vil ikke interagere med forskellige flydende stoffer i menneskekroppen , og næsten fuldstændigt ikke skader organismers kropsvæv, kan tilpasses enhver steriliseringsmetode, så den kan kombineres med organisk væv i lang tid og forblive harmløst i menneskekroppen.