铌：超导元素，冷子管的制造材料

铌是英国化学家哈契特在1801年发现的。起初，哈契特将铌矿物最早发现的地方——美国哥伦比亚州作为它的名字，命名为钶。由于钶和钽的性质非常相似，人们曾一度认为它们是同一种元素，直到1844年，德国科学家罗斯通过化学方法，才把它们分开。后来，罗斯便根据古希腊神话里的英雄塔拉斯（钽的名字就由它得来的）的女儿尼奥勃的名字，把它改名为铌。现在，绝大部分国家已改称铌，但也有极个别国家仍称钶的。纯金属铌直到1929年才被制得。

1955年，金属铌才结束实验阶段，开始工业规模的生产。现在，铌的世界年产量已达500多吨。

铌，是坚硬的灰白色金属，可以被拉成细丝，也可以压成极薄的片。然而，含有极少量的杂质时，铌却变得很脆。铌极难熔化，熔点高达2415℃。

铌的化学性质非常稳定。常温下，在空气里，它不会与氧气作用，在工业区大气中放了15年，铌的表面仅稍稍发暗。当温度升高到200℃时，它的表面被缓慢地氧化，生成一层薄薄的氧化膜，这层氧化膜非常致密，它能防止里面的铌被进一步氧化。铌也不怕酸的腐蚀，除氢氟酸外，其他强酸，甚至是王水都不能腐蚀它。曾有人把铌放在浓热的硝酸中，达两个月之久，它也不损丝毫；后来又把它放在强烈的王水中，继续浸了六昼夜，铌仍旧安然无恙！铌有着吸收氧、氢、氮等气体的特殊本领，其中尤其是对氢的吸收更加突出。据试验，1千克铌就能吸收104升的氢气！当温度升高时，铌吸收的本领便逐渐下降，在1000℃的高温下，1千克铌只能吸收4升以下的氢气。铌吸收了氢气后便变得很脆。不过，如果当它吸足氢气后，把它放在真空中加热到600℃以上，铌又会把氢气重新放出来，恢复它原来的面目。

由于铌的性能优异，在工业上便得到重要的应用。在冶金工业上，有铌制成的耐高温、高强度的特种合金和钢，常用来焊接机器上的重要部件，因为铌能大大提高焊接口的坚牢度。在电子管制造工业上，人们利用铌吸收气体的特性，用它做电子管中的永久除气剂；由于铌耐热性能好，也常用来做电子管中的热附件。(www.xing528.com)

奇妙的是，在-263.9℃（即9.22K）的超低温下，铌会变成几乎没有电阻的超导体。人们曾做过这样的实验：把一个冷到超导状态的金属铌环，通以电流后再截断电流，然后，又把整套仪器封闭起来，保持低温。搁置两年半以后，人们把仪器打开，发现铌环里的电流仍在流动，而且电流强度几乎没有减弱！现在，人们利用超导现象，制成了小巧玲珑的“冷子管”。冷子管的构造并不复杂：它仅仅由两根彼此绝缘并且互相交叉的铌丝与钽丝，浸在液体氦里做成的。冷子管非常小，比半导体晶体管还小。现代电子管元件向着微型化方向发展——半导体晶体管代替了真空管，更为玲珑的冷子管又将代替小巧的半导体晶体管。用5000个冷子管组成的微型电子计算机，看上去与一架普通的收音机差不多大小。人们还制成了超导体电缆（又叫超低温电缆），由于电阻几乎等于0，输电率非常高。现在，经过对超导现象的深入研究，发现不只是铌有超导性能。具有超导性能的元素叫超导元素。人们已发现有23种纯金属，如铅、汞、锌、铝、锡等，以及60多种合金、化合物在低温时具有超导电性。然而，铌显示超导性能的温度最高，为9.22K，而铅为7.26K，锂为4.71K，钽为4.48K，锌为3.72K，铝为1.14K。K即绝对温标。绝对零度为OK。显示超导性的温度越高，越便于在实际中得到应用。研究超导现象，已成了一门崭新的尖端科学——“绝对零度电子学”，也有的叫作“冷子学”。

在原子能工业上，利用铌热中子捕获截面值较小的特点，用作热中子芯子的合金材料。在快中子堆上，用铌做燃料元件的包壳。

此外，在化学纤维工业上，也可用铌来制造化学纤维的拉丝模。

在地壳中，铌的含量并不少，约为百万分之三，比常见的金、银还要多得多呢。不过铌的冶炼却很困难，因此还把它算作稀有金属。在自然界里，铌总是与钽及钛等“住”在一起，主要的矿物有铌铁矿和钽铁矿。