अतिचालक अनुप्रयोग
यह लंबे समय से पता चला है कि जब तापमान शून्य के करीब पहुंच जाता है, तो कुछ पदार्थों के रासायनिक गुण अचानक बदल जाते हैं, जिससे वे लगभग बिना किसी प्रतिरोध के "सुपरकंडक्टर" बन जाते हैं। जिस तापमान पर किसी पदार्थ में यह विलक्षण "सुपरकंडक्टिंग" गुण होना शुरू होता है, उसे क्रांतिक तापमान कहा जाता है। कहने की जरूरत नहीं है कि विभिन्न पदार्थों का क्रांतिक तापमान एक जैसा नहीं होता है।
आप जानते हैं, अत्यंत कम तापमान पाना मुश्किल है, और लोग इसके लिए बहुत बड़ी कीमत चुकाते हैं, और आप जितना अधिक शून्य के करीब पहुँचते हैं, आपको उतनी ही अधिक कीमत चुकानी पड़ती है। इसलिए, सुपरकंडक्टिंग पदार्थों के लिए हमारी आवश्यकता, निश्चित रूप से, यह है कि क्रांतिक तापमान जितना अधिक होगा, उतना ही बेहतर होगा।
अतिचालक गुणों वाले कई तत्व हैं, और नाइओबियम सबसे अधिक महत्वपूर्ण तापमान वाला तत्व है। नाइओबियम से बने मिश्रधातु, जिनका पूर्ण तापमान 18.5 से 21 डिग्री तक होता है, वर्तमान में सबसे महत्वपूर्ण अतिचालक पदार्थ हैं।
लोगों ने एक बार ऐसा प्रयोग किया: एक धातु नियोबियम रिंग जो सुपरकंडक्टिंग अवस्था में ठंडी थी, उसे विद्युत धारा से जोड़ा गया और फिर करंट से अलग कर दिया गया, और फिर तापमान को कम रखने के लिए उपकरणों के पूरे सेट को बंद कर दिया गया। ढाई साल बाद, लोगों ने उपकरण चालू किया और पाया कि नियोबियम रिंग में करंट अभी भी बह रहा था, और करंट की ताकत लगभग वैसी ही थी जैसी बिजली पहली बार लगाए जाने पर थी!
इस प्रयोग से यह देखा जा सकता है कि अतिचालक पदार्थ लगभग कोई धारा नहीं खोते हैं। यदि आप बिजली संचारित करने के लिए अतिचालक केबल का उपयोग करते हैं, क्योंकि इसमें कोई प्रतिरोध नहीं है, तो करंट गुजरने पर कोई ऊर्जा हानि नहीं होगी, इसलिए ट्रांसमिशन दक्षता में बहुत सुधार होगा।
किसी ने एक हाई-स्पीड मैग्लेव ट्रेन तैयार की है, जिसके पहियों पर सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट लगाए गए हैं, जिससे पूरी ट्रेन करीब दस सेंटीमीटर तक ट्रैक पर तैर सकती है। इस तरह, ट्रेन और ट्रैक के बीच घर्षण कम होता है, जिससे आगे बढ़ने में प्रतिरोध कम होता है। 100 लोगों को ले जाने वाली मैग्लेव ट्रेन केवल 100 हॉर्स पावर से 500 किलोमीटर प्रति घंटे से अधिक की गति प्राप्त कर सकती है।
1.5 मीटर व्यास वाले व्हील फ्लैंज के चारों ओर लिपटे एक 20- किलोमीटर लंबे नियोबियम-टिन बेल्ट के साथ, वाइंडिंग एक मजबूत और स्थिर चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने में सक्षम हैं, जो 122 किलोग्राम वजन उठाने और चुंबकीय क्षेत्र के स्थान में इसे ऊपर उठाने के लिए पर्याप्त है। यदि इस चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन प्रतिक्रिया में किया जाता है, और शक्तिशाली थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन प्रतिक्रिया को नियंत्रित किया जा सकता है, तो हमें सस्ती बिजली की एक बड़ी और लगभग अंतहीन आपूर्ति प्रदान करना संभव होगा।
एक डायरेक्ट करंट जनरेटर कभी नियोबियम-टाइटेनियम सुपरकंडक्टिंग मटीरियल से बनाया जाता था। इसके कई फायदे हैं, जैसे छोटा आकार, हल्का वजन, कम लागत, और यह समान आकार के साधारण जनरेटर की तुलना में सौ गुना अधिक बिजली पैदा करता है।
सुपर मिश्र धातु
दुनिया के नियोबियम का एक बड़ा हिस्सा शुद्ध धातु अवस्था में या उच्च शुद्धता वाले फेरोनियोबियम और नियोबियम-निकल मिश्रधातु के रूप में निकल, क्रोमियम और लौह-आधारित सुपरलॉय के उत्पादन के लिए उपयोग किया जाता है। इन मिश्रधातुओं का उपयोग जेट इंजन, गैस टरबाइन इंजन, रॉकेट घटकों, टर्बोचार्जर और गर्मी प्रतिरोधी दहन उपकरणों में किया जाता है। नियोबियम सुपरलॉय की अनाज संरचना में एक चरण बनाता है। इन मिश्रधातुओं में आम तौर पर 6.5% तक नियोबियम होता है। इनकोनेल 718 मिश्रधातु 5% निकेल, 18.6% क्रोमियम, 18.5% लोहा, 5% नियोबियम, 3.1% मोलिब्डेनम, .9% टाइटेनियम और 0.4% एल्युमिनियम के साथ नियोबियम युक्त निकल-आधारित मिश्रधातुओं में से एक है। अनुप्रयोगों में उच्च-स्तरीय एयरफ्रेम सामग्री के रूप में उपयोग किया जाना शामिल है, जैसे कि जेमिनी कार्यक्रम।
नियोबियम आधारित मिश्र धातु
सी-103 एक नियोबियम मिश्र धातु है जिसमें 89% नियोबियम, 10% हेफ़नियम और 1% टाइटेनियम होता है, और इसका उपयोग तरल रॉकेट थ्रस्टर नोजल में किया जा सकता है, जैसे कि अपोलो चंद्र मॉड्यूल का मुख्य इंजन। अपोलो सर्विस मॉड्यूल एक अन्य नियोबियम मिश्र धातु का उपयोग करता है। चूंकि नियोबियम 400 डिग्री से ऊपर ऑक्सीकरण करना शुरू कर देता है, इसलिए इसे भंगुर होने से बचाने के लिए इसकी सतह पर एक सुरक्षात्मक कोटिंग लागू की जानी चाहिए।
चिकित्सा अनुप्रयोग
नियोबियम सर्जिकल उपचार में भी एक महत्वपूर्ण स्थान रखता है, इसका उपयोग न केवल चिकित्सा उपकरणों के निर्माण के लिए किया जा सकता है, बल्कि यह एक अच्छा "जैविक अनुकूलन सामग्री" भी है, क्योंकि इसमें उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध है, मानव शरीर में विभिन्न तरल पदार्थों के साथ बातचीत नहीं करेगा, और लगभग पूरी तरह से जीवों के शरीर के ऊतकों को नुकसान नहीं पहुंचाता है, किसी भी नसबंदी विधि के लिए अनुकूलित किया जा सकता है, इसलिए इसे लंबे समय तक कार्बनिक ऊतकों के साथ जोड़ा जा सकता है और मानव शरीर में हानिरहित रूप से रह सकता है।