不怕“火”不怕“腐”

不怕“火”不怕“腐”

这里我们要给大家介绍两种不是很多见的元素，那就是铌和钽这一对“孪生兄弟”。

把这两种元素放到一起来介绍是很有道理的，因为它们在元素周期表里是同族，物理、化学性质又很相似，而且常常“形影不离”，在自然界中也总是伴生在一起，确实称得上是一对“孪生兄弟”。

早在19世纪初，当人们首次发现铌和钽的时候，还以为它们是同一种元素呢。后来大约过了42年，人们才使用化学方法第一次把它们分开，也是这个时候才知道它们是两种不同的金属。

铌、钽和钨、钼都是稀有的高熔点金属，它们在性质和用途上也有不少的相似之处。

既然被称为稀有的高熔点金属，铌、钽最主要的特点就是耐热。它们的熔点分别高达2400℃和将近3000℃，不光是一般的火烧不化它们，就是在炼钢炉里，烈焰翻腾的火海也奈何不了它们。在一些高温高热的特别是制造1600℃以上的真空加热炉里，钽金属是十分适合的材料。

一种金属的优良性能往往可以“移植”到另一种金属里。现在的情况也是这样的，用铌作合金元素添加到钢里，能够使钢的高温强度增加，加工性能得到改善。铌、钽与钨、钼、钒、镍、钴等一系列的金属合作，可以得到的“热强合金”，可以用作超音速喷气式飞机和火箭、导弹等的结构材料。科学家们在研制新型的高温结构材料时，已开始把注意力转向铌、钽；现在许多的高温、高强度合金都有这一对孪生兄弟参加。

铌、钽本身也很顽强，然而它们的碳化物却更有能耐，这个特点与钨、钼也毫无二致。用铌和钽的碳化物作基体制成的硬质合金，有很高的强度和抗压、耐磨、耐蚀本领。在所有的硬质化合物中，碳化钽的硬度是最高的。用碳化钽硬质合金制成的刀具，能抗得住3800℃以下的高温，硬度可以与金刚石媲美，使用寿命比碳化钨要长。

一、钽与外科医疗

在外科医疗上，钽也占有重要地位，除了用来制造医疗器械，还是很好的“生物适应性材料”。

用钽片能弥补头盖骨的损伤，钽丝用来缝合神经和肌腱，钽条代替折了的骨头和关节，钽丝制成的钽纱或钽网，可以用来补偿肌肉组织……

在医学上，钽条用来代替人体里折断了骨头，过一段时间后，肌肉居然能在钽条上生长起来，和在真正的骨头上一样。人们就把钽叫做“亲生物金属”。

为什么钽能有这样奇特的作用呢？

关键在于它有极好的抗蚀性，不会和人体里的各种液体发生作用，几乎完全不会损伤生物的机体组织，对于任何杀菌方法都适用，所以能与有机组织长期地结合而无害地留在人体里。

不光在外科手术中有这样的用途，利用铌、钽的化学稳定性，还能用它们制造电解电容器、整流器等等。

特别是钽，目前约有一半以上用来生产大容量，小体积，高稳定性的固体电解电容器。全世界每年都要生产几亿只。

钽电解电容器没“辜负”人们的厚望，它有很多其他材料所比不上的优点。

这种电容器比跟它一般大小的其他电容器“兄弟”的电容量大5倍，而且非常可靠、耐震，工作温度范围大，使用寿命长，现在已经大量地被用在电子计算机、雷达、导弹、超音速飞机、自动控制装置以及彩色电视、立体电视等的电子线路中。

二、超低温下的绝色表现

它们不仅能在极高的温度环境里顽强工作，在超低温的条件下也能出色地为我们服务。

我们都知道有个温度，叫“绝对零度”，它的零度相当于－273℃。现在绝对零度被认为是低到不能再低的低温了。

很早以前人们就发现，温度降低到接近绝对零度的时候，一些物质的化学性质就会发生突然的改变，变成了一种几乎没有电阻的“超导体”。物质开始具有这种“超导”性能的温度叫临界温度。而且，各种物质的临界温度并不一样的。

超低温度并不是很容易就能得到的，人们为此也付出了巨大的代价；越是向绝对零度接近，就越是需要付出较大的代价。所以超导物质的临界温度当然是越高越好。

具有超导性能的元素很多，铌的临界温度是最高的。铌合金的临界温度高达绝对温度18.5度到21度，目前是最重要的超导材料。

人们曾经做过这样的一个实验：把一个冷到超导状态的金属铌环，通上电流然后再断开电流，然后，把整套仪器封闭起来，保持低温。两年半以后，打开仪器，发现电流仍在铌环里流动，而且电流强弱跟刚通电时几乎完全相同！

这个实验说明，超导材料几乎不损失电流。如果用超导电缆输电，它没有电阻，所以电流通过时不会有能量的损耗，所以输电的效率也将大大提高。

有一种高速磁悬浮列车，它的车轮上安装有超导磁体，整个列车便可以在轨道上浮起约十厘米。这样，列车和轨道之间就没有了摩擦，前进的阻力被减少了。例如一列乘载百人的磁悬浮列车，只需一百马力的推动力，速度就能达到500千米／小时以上。

用一条长达20千米的铌锡带，缠绕在1.5米直径的轮缘上，绕组能够产生强烈而稳定的磁场，足以举起122千克的重物，并使它悬浮在磁场空间里。如果把这种磁场用到热核聚变反应中，把强大的热核聚变反应控制起来，那就有可能给我们提供大量的几乎是无穷无尽的廉价电力。

人们曾经用铌钛超导材料制了一台直流发电机。体积小、重量轻、成本低都是它的优点，与同样的普通发电机相比，它发的电量要大100倍。