不怕“火”不怕“腐”

這里我們要給大家介紹兩種不是很多見的元素，那就是鈮和鉭這一對“孿生兄弟”。

把這兩種元素放到一起來介紹是很有道理的，因為它們在元素周期表里是同族，物理、化學性質(zhì)又很相似，而且常?！靶斡安浑x”，在自然界中也總是伴生在一起，確實稱得上是一對“孿生兄弟”。

早在19世紀初，當人們首次發(fā)現(xiàn)鈮和鉭的時候，還以為它們是同一種元素呢。后來大約過了42年，人們才使用化學方法第一次把它們分開，也是這個時候才知道它們是兩種不同的金屬。

鈮、鉭和鎢、鉬都是稀有的高熔點金屬，它們在性質(zhì)和用途上也有不少的相似之處。

既然被稱為稀有的高熔點金屬，鈮、鉭最主要的特點就是耐熱。它們的熔點分別高達2400℃和將近3000℃，不光是一般的火燒不化它們，就是在煉鋼爐里，烈焰翻騰的火海也奈何不了它們。在一些高溫高熱的特別是制造1600℃以上的真空加熱爐里，鉭金屬是十分適合的材料。

一種金屬的優(yōu)良性能往往可以“移植”到另一種金屬里?，F(xiàn)在的情況也是這樣的，用鈮作合金元素添加到鋼里，能夠使鋼的高溫強度增加，加工性能得到改善。鈮、鉭與鎢、鉬、釩、鎳、鈷等一系列的金屬合作，可以得到的“熱強合金”，可以用作超音速噴氣式飛機和火箭、導彈等的結構材料。科學家們在研制新型的高溫結構材料時，已開始把注意力轉向鈮、鉭；現(xiàn)在許多的高溫、高強度合金都有這一對孿生兄弟參加。

鈮、鉭本身也很頑強，然而它們的碳化物卻更有能耐，這個特點與鎢、鉬也毫無二致。用鈮和鉭的碳化物作基體制成的硬質(zhì)合金，有很高的強度和抗壓、耐磨、耐蝕本領。在所有的硬質(zhì)化合物中，碳化鉭的硬度是最高的。用碳化鉭硬質(zhì)合金制成的刀具，能抗得住3800℃以下的高溫，硬度可以與金剛石媲美，使用壽命比碳化鎢要長。

一、鉭與外科醫(yī)療

在外科醫(yī)療上，鉭也占有重要地位，除了用來制造醫(yī)療器械，還是很好的“生物適應性材料”。

用鉭片能彌補頭蓋骨的損傷，鉭絲用來縫合神經(jīng)和肌腱，鉭條代替折了的骨頭和關節(jié)，鉭絲制成的鉭紗或鉭網(wǎng)，可以用來補償肌肉組織……

在醫(yī)學上，鉭條用來代替人體里折斷了骨頭，過一段時間后，肌肉居然能在鉭條上生長起來，和在真正的骨頭上一樣。人們就把鉭叫做“親生物金屬”。

為什么鉭能有這樣奇特的作用呢？

關鍵在于它有極好的抗蝕性，不會和人體里的各種液體發(fā)生作用，幾乎完全不會損傷生物的機體組織，對于任何殺菌方法都適用，所以能與有機組織長期地結合而無害地留在人體里。

不光在外科手術中有這樣的用途，利用鈮、鉭的化學穩(wěn)定性，還能用它們制造電解電容器、整流器等等。

特別是鉭，目前約有一半以上用來生產(chǎn)大容量，小體積，高穩(wěn)定性的固體電解電容器。全世界每年都要生產(chǎn)幾億只。

鉭電解電容器沒“辜負”人們的厚望，它有很多其他材料所比不上的優(yōu)點。

這種電容器比跟它一般大小的其他電容器“兄弟”的電容量大5倍，而且非?？煽?、耐震，工作溫度范圍大，使用壽命長，現(xiàn)在已經(jīng)大量地被用在電子計算機、雷達、導彈、超音速飛機、自動控制裝置以及彩色電視、立體電視等的電子線路中。

二、超低溫下的絕色表現(xiàn)

它們不僅能在極高的溫度環(huán)境里頑強工作，在超低溫的條件下也能出色地為我們服務。

我們都知道有個溫度，叫“絕對零度”，它的零度相當于－273℃?，F(xiàn)在絕對零度被認為是低到不能再低的低溫了。

很早以前人們就發(fā)現(xiàn)，溫度降低到接近絕對零度的時候，一些物質(zhì)的化學性質(zhì)就會發(fā)生突然的改變，變成了一種幾乎沒有電阻的“超導體”。物質(zhì)開始具有這種“超導”性能的溫度叫臨界溫度。而且，各種物質(zhì)的臨界溫度并不一樣的。

超低溫度并不是很容易就能得到的，人們?yōu)榇艘哺冻隽司薮蟮拇鷥r；越是向絕對零度接近，就越是需要付出較大的代價。所以超導物質(zhì)的臨界溫度當然是越高越好。

具有超導性能的元素很多，鈮的臨界溫度是最高的。鈮合金的臨界溫度高達絕對溫度18.5度到21度，目前是最重要的超導材料。

人們曾經(jīng)做過這樣的一個實驗：把一個冷到超導狀態(tài)的金屬鈮環(huán)，通上電流然后再斷開電流，然后，把整套儀器封閉起來，保持低溫。兩年半以后，打開儀器，發(fā)現(xiàn)電流仍在鈮環(huán)里流動，而且電流強弱跟剛通電時幾乎完全相同！

這個實驗說明，超導材料幾乎不損失電流。如果用超導電纜輸電，它沒有電阻，所以電流通過時不會有能量的損耗，所以輸電的效率也將大大提高。

有一種高速磁懸浮列車，它的車輪上安裝有超導磁體，整個列車便可以在軌道上浮起約十厘米。這樣，列車和軌道之間就沒有了摩擦，前進的阻力被減少了。例如一列乘載百人的磁懸浮列車，只需一百馬力的推動力，速度就能達到500千米／小時以上。

用一條長達20千米的鈮錫帶，纏繞在1.5米直徑的輪緣上，繞組能夠產(chǎn)生強烈而穩(wěn)定的磁場，足以舉起122千克的重物，并使它懸浮在磁場空間里。如果把這種磁場用到熱核聚變反應中，把強大的熱核聚變反應控制起來，那就有可能給我們提供大量的幾乎是無窮無盡的廉價電力。

人們曾經(jīng)用鈮鈦超導材料制了一臺直流發(fā)電機。體積小、重量輕、成本低都是它的優(yōu)點，與同樣的普通發(fā)電機相比，它發(fā)的電量要大100倍。