Почему плакала Ниоба, какой проект освобождён от санкций, о чём беспокоятся США и Китай, какие пять металлов являются самыми тугоплавкими, что нового в мире пирсинга и какие технологии будут использованы в связи будущего.
В центре нашего внимания находится важный технологический элемент ниобий.
Название
Металл назван в честь некогда очень популярной героини древнегреческих мифов Ниобы, дочери печально известного царя Тантала.
Однажды она возгордилась своими детьми и даже поставила их выше богов, за что последние умертвили всех (или почти всех) её отпрысков. От горя мать обратилась в камень.
Плачущая скала с лицом Ниобы – одна из достопримечательностей современной Турции. Также в честь неё писались картины, возводились статуи и давались имена астероидам.
Открытый в 1801 году металл долгое время существовал под двумя названиями. Если в Европе его знали как ниобий, то в Америке – как колумбий. Этот спор был окончательно решён только в 1950 году.
Свойства
По своим свойствам элемент близок к танталу, что и нашло отражение в наименовании.
Ниобий (Nb) – тяжёлый, мягкий, электропроводный, пластичный, теплопроводный, нетоксичный металл серого цвета. Весьма устойчив к коррозии (в том числе в агрессивных средах) и парамагнитен при комнатной температуре.
Одной из отличительных особенностей Nb является высокая температура плавления (2467°С). Он входит в неофициальный клуб из пяти самых тугоплавких металлов (2000°С+), в который также включаются: вольфрам, рений, тантал и молибден.
Применение
В западных странах примерно ¾ ниобия идёт в сталелитейную отрасль. Оставшаяся ¼ - на производство термостойких сплавов и другие направления.
В металлургии он востребован как исключительно эффективный легирующий (или даже микролегирующий) агент. Добавление Nb к стали в концентрации 0,03-0,05% повышает прочность, ударную вязкость и коррозионную стойкость. Это особенно востребовано при изготовлении автомобилей (например, тормозных дисков), продукции судостроения, стальных каркасов небоскрёбов, труб для газопроводов высокого давления, нефтяных вышек, мостовых конструкций, режущих инструментов и многого другого.
Сплавы на основе ниобия востребованы в аэрокосмической промышленности, производстве ветровых турбин, литейных форм. В двигателях практически всех американских ракет и реактивных истребителей содержится Nb.
Сплавы ниобия с титаном и оловом приобретают свойства высокопрочных сверхпроводящих магнитов. Они используются в оборудовании для МРТ и в ускорителях частиц, в том числе в Большом адронном коллайдере и Международном экспериментальном термоядерном реакторе (ИТЭР).
Кстати, запуск ИТЭР (находится на юге Франции) намечен на 2025 год, и Россия – один из ключевых партнёров проекта. Никакие санкции на её участие в нём не распространяются.
Низкое сечение поглощения тепловых нейтронов приближает Nb к цирконию, что делает возможным его использование в ядерных реакторах.
Кроме того, он может служить хорошей бюджетной альтернативой танталу в конденсаторах электронных устройств, а также в протезах и имплантантах.
Стекла с добавлением ниобия применяются в корректирующих очках и объективах фотокамер.
По предварительным исследованиям, анод из оксида ниобия и титана значительно сократит время зарядки литий-ионных аккумуляторов. Работа продолжается.
Монеты и ювелирное дело
Посредством анодирования ниобия можно добиться разнообразных устойчивых цветов: красного, жёлтого, зелёного, коричневого, фиолетового, синего. Цвет зависит от толщины оксидного слоя.
Это свойство используется при чеканке памятных разноцветных монет и создания ювелирных украшений. При этом нет необходимости в применении красителей и вставных деталей. Различные участки можно окрашивать прямо в металле.
Особенно гипоаллергенность ниобия востребована среди любителей пирсинга.
Такой же фокус можно проделывать с титаном, танталом и алюминием.
Добыча
Металл занимает 34-е место по количеству в земной коре (между литием и галлием). Из «тугоплавкой пятёрки» Nb - самый распространённый. Его содержание в 10 раз выше, чем у похожего тантала.
При сохранении текущего уровня потребления разведанных мировых запасов должно хватить на ближайшие несколько сот лет.
Тем не менее западные страны без колебаний включили этот металл в список критически важных для технологического развития.
Главная причина беспокойства – концентрация львиной доли резервов в одной-единственной стране.
Более того, в число акционеров бразильских ниобийдобывающих компаний активно вторгается китайский капитал, что, разумеется, не может не беспокоить страны G7.
В самих США промышленная добыча Nb не ведётся с 1959 года, при ежегодной потребности 7,6 тыс. тонн (100% импорт).
В России месторождения ниобия находятся в Мурманской области, Красноярском крае, Иркутской и Читинской областях, Республике Саха (Якутия).
Согласно экспертным оценкам, вторичная переработка ниобия в развитых странах составляет порядка 20% потребления.
Цена
На сегодняшний момент Бразилия не использует свою монополию в добыче ниобия как средство геополитического давления (в отличие от Китая с его галлием). А потому цена на металл относительно невысока.
В 2022 году 1 кг феррониобия (главная коммерческая форма) стоил $24. За 8 месяцев 2023 года цена импорта в Китай бразильского феррониобия составила $26/кг, канадского - $28/кг.
Надо ли говорить, что КНР – главный мировой покупатель Nb, напрямую зависящий от поставок со стороны своего партнёра по БРИКС.
Россия свой феррониобий в Китай в этом году пока не продаёт.
За пределами 5G/6G
Ниобий предельно важен для китайских проектов умных городов и систем связи нового поколения Beyond 5G/6G (B5G/6G).
В частности, он используется в экспериментах с трёхмерными волноводами, что должно радикально ускорить передачу волн в диапазоне 100 ГГц и существенно снизить потери.
При сверхнизких температурах сплавы ниобия обеспечивали проводимость в тысячи раз лучше, чем традиционные алюминиевые сплавы, что поднимает качество связи на новый уровень.
Ожидается, что данная технология будет применяться не только для мобильной связи, но и в радиотелескопах, что позволит улавливать очень слабые сигналы далёких галактик.
Возможно, вам также будет интересно:
Если узнали что-то новое, просьба оставить лайк. Если есть что добавить, пишите комментарий. Подпишитесь на канал, и мы обещаем ещё много интересного.
