Названный в честь колоссальных Титанов из греческой мифологии, титан является самым прочным металлом на Земле. Хотя это не дефицитный металл, он дорог из-за затрат на его добычу и производство. Возможно, вы слышали о титановых клюшках для гольфа или титановых подводных лодках, но знаете ли вы также, что в глазури для белого торта есть титан? Вот шесть интересных фактов об известном своей прочностью металле.
1. «Богоподобный» металл не был выкован до 20 века
В далеком 1791 году британский минералог-любитель и церковный пастор Уильям Грегор выкопал любопытный черный песок в ручье недалеко от города Корнуолл. Часть песка была магнитной, и Грегор решил, что это оксид железа, но другой материал был загадкой. Конечно, это был еще один оксид, но не в списках Королевского геологического общества.
Немецкий химик Мартин Генрих Клапрот повторно открыл нечетный оксид в 1795 году и дал ему мифологическое название, оксид титана, в честь божеств, предшествовавших олимпийцам в греческой мифологии
Несмотря на то, что чистый титан был открыт в конце 18-го века, чистый титан не отделяли от его оксида до 1910 года, когда американский химик Мэтью Хантер, работавший на General Electric, придумал, как отделить серебристый металл от его оксида. при высокой температуре и давлении в герметичной "бомбе".
2. Он невероятно легкий и прочный
Титановые сплавы (смеси титана и других металлов) обладают самым высоким отношением прочности к весу среди всех металлов на планете. Чистый титан такой же прочный, как сталь, но на 45 процентов легче.
Впечатляющее соотношение прочности и веса титана сделало титановые сплавы популярными материалами для двигателей и корпусов самолетов, ракет, ракет - любого применения, где металлические компоненты должны быть как можно более прочными и легкими.
Airbus A380, самый большой пассажирский самолет в мире, содержит 77 тонн (70 метрических тонн) титана, в основном в массивных двигателях.
Благодаря металлургической инновации 1930-х годов, названной «процессом Нокса», коммерческая ковка титана получила широкое распространение в 1940-х и 1950-х годах. Первое применение было в военных самолетах и подводных лодках (как американских, так и российских), а затем в коммерческих самолетах в 1960-х годах.
3. Титан не ржавеет
Коррозия - это электрохимический процесс, который со временем медленно разрушает большинство металлов. Когда металлы подвергаются воздействию кислорода, будь то в воздухе или под водой, кислород захватывает электроны, создавая то, что мы называем металлическими «оксидами». Одним из наиболее распространенных агрессивных оксидов является оксид железа, также известный как ржавчина.
Но не все оксиды подвергают основной металл коррозии. Когда титан вступает в контакт с кислородом, он образует на своей поверхности тонкий слой диоксида титана (TiO2). Этот оксидный слой фактически защищает лежащий под ним титан от коррозии, вызванной большинством кислот, щелочей, загрязнений и соленой воды.
Естественные антикоррозионные свойства титана делают его идеальным материалом не только для самолетов, но и для подводных компонентов, подвергающихся воздействию соленой воды с высокой коррозионной активностью. Судовые гребные винты почти всегда изготавливаются из титана, как и внутренние балластные и трубопроводные системы корабля, а также бортовое оборудование, подверженное воздействию морской воды.
4. Титан обитает в частях тела, с головы до ног
Тот самый тонкий слой диоксида титана, который защищает титан от коррозии, также делает его самым безопасным материалом для имплантации в организм человека. Титан полностью «биосовместим», что означает, что он не токсичен, не вызывает аллергии и может даже сливаться с тканями и костями человека.
Титан является предпочтительным хирургическим материалом для костных и суставных имплантатов, черепных пластин, корней зубных имплантатов, штифтов для искусственных глаз и ушей, сердечных клапанов, спондилодеза позвоночника и даже уретральных стентов. Исследования показали, что титановые имплантаты запускают иммунную систему организма для роста кости непосредственно на поверхности титана, процесс, называемый остеоинтеграцией.
Другая причина, по которой титан используется для замены тазобедренного сустава и штифтов для переломов костей, заключается в том, что титан обладает знаменитым высоким отношением прочности к весу, благодаря чему имплантаты остаются легкими, а также демонстрирует такую же эластичность, как у человека. кость.
5. Качели в клюшках для гольфа и другом спортивном инвентаре
Поскольку в конце 20-го века цены на чистый титан упали, производители начали искать новые коммерческие применения для этого чудо-металла. Легкий и прочный титан отлично подходит для спортивных товаров.
Самые первые титановые клюшки для гольфа поступили в продажу в середине 1990-х годов, в том числе гигантский водитель из Каллауэя, известный как Great Big Bertha. Булавы были дорогими по сравнению со стальными или деревянными драйверами, но их успех заставил других производителей спортивных товаров заняться титаном.
Теперь вы можете найти титан в любом спортивном снаряжении, где вес, прочность и долговечность являются ключевыми: теннисные ракетки, клюшки для лакросса, лыжи, велосипедные рамы, бейсбольные биты, туристическое и альпинистское снаряжение, снаряжение для кемпинга и даже подковы для профессиональных скаковых лошадей.
6. Белая краска (и глазурь для торта) содержит титан
Только 5% из 6,3 млн тонн (5,7 млн метрических тонн) производимого ежегодно титана переплавляется в металл. Подавляющее большинство превращается в диоксид титана, тот самый материал, который естественным образом защищает титан от коррозии. Диоксид титана используется во всем мире в качестве нетоксичного отбеливающего пигмента для красок, косметики, лекарств и продуктов питания, включая глазурь для белых тортов.
Белую краску раньше окрашивали пигментом на основе свинца, но как только стало известно о влиянии свинца на здоровье, на смену пришел диоксид титана. Оказывается, пигменты на основе титана обладают интересными свойствами.
Маляры выбирают белые краски на основе титана, потому что они обладают антикоррозийными свойствами и служат дольше. Оксид титана чрезвычайно преломляющий, что придает ему естественный блеск больше, чем у алмаза, и создает особенно яркий оттенок белого. Оксид титана также отражает инфракрасный свет, поэтому краски на основе титана всегда используются на внешней стороне солнечных обсерваторий для рассеивания инфракрасного света, который размывает изображения.
Вот это круто
Архитектор Фрэнк Гери выбрал титан для внешней облицовки потрясающего Музея Гуггенхайма в Бильбао, который обшит 33 000 титановыми панелями, меняющими цвет и яркость в различных условиях освещения.