Taikametallien tieteen avaaminen

"Kreikkalaisessa mytologiassa jättiläisen Titanin mukaan nimetty titaani on maan vahvin metalli. Olet luultavasti kuullut titaanista jossain vaiheessa elämääsi, ja vaikka se on kallista nykyiseen verrattuna, se ei ole harvinainen metalli - se on vain kalliita louhia ja tuottaa.

Saatat tietää tekonivelistä, golfmailoista tai titaanista valmistetuista sukellusveneistä, mutta tiesitkö, että titaania löytyy myös valkoisen kakun kuorrutteesta? No, tässä on mielenkiintoinen tarina tästä kuuluisan kovasta metallista!

01Tätä "jumalallista" metallia takottiin vasta 1900-luvulla.

Jo vuonna 1791 englantilainen amatöörimineralogi ja kirkkoministeri William Gregor löysi outoa mustaa hiekkaa purosta lähellä Cornwallin kaupunkia. Osa tästä mustasta hiekasta oli magneettista, jonka Gregor päätteli olevan rautaoksidia, mutta toinen aine oli mysteeri. Tietenkin sen on täytynyt olla toinen oksidi, mutta sitä ei tuolloin ollut Royal Geological Societyn oppikirjoissa.
Titaanioksidijauhe

Vuonna 1795 saksalainen kemisti Martin Heinrich Klaproth löysi tämän oudon oksidin uudelleen ja nimesi sen titaanioksidiksi kreikkalaisen mytologian esiolympialaisten jumalien mukaan. Vaikka puhdas titaani löydettiin 1700-luvun lopulla, Matthew Hunt, yhdysvaltalaisen General Electricin kemisti, pystyi eristämään sen oksidistaan ​​vasta vuonna 1910, ja vuonna 1910 Hunt keksi kuinka irrota hopeametalli sen oksidista korkeissa lämpötiloissa ja paineissa suljetussa "pommissa".

02 Se on kevyin ja vahvin metalli maan päällä.

Puhtaalla titaanilla on korkein lujuus-painosuhde kaikista metallista maapallolla. Se on yhtä vahva kuin teräs, mutta 45 % kevyempi.
Titaaniset valaisimet

Tämä poikkeuksellinen lujuus-painosuhde on tehnyt titaanista ja titaaniseoksista (titaanin ja muiden metallien seokset) suosituimman materiaalin lentokoneiden moottoreissa ja rungoissa, raketteissa, ohjuksissa ja jopa avaruusaluksissa. Nykyteollisuudessa kaikki laitteet, jotka eivät tule toimeen ilman metalliosia, on varustettava mahdollisimman lujilla ja kevyillä materiaaleilla.
Titaaniset moottorin terät

Esimerkiksi Airbus A380, maailman suurin matkustajakone, sisältää jopa 77 tonnia titaania rungossaan. Suurin osa siitä on sen suurissa moottoreissa. 1930-luvulta peräisin olevan innovatiivisen metallurgisen tekniikan, nimeltään Knox-prosessi, ansiosta titaanin kaupallinen taonta alkoi 1940- ja 1950-luvuilla. Sitä käytettiin ensin sotilaslentokoneissa ja sukellusveneissä (pääasiassa Yhdysvalloissa ja Venäjällä) ja sitten 1960-luvulla kaupallisissa lentokoneissa.

03 Titaani kestää paremmin korroosiota

Korroosio on sähkökemiallinen prosessi, joka tuhoaa hitaasti useimmat metallit ajan myötä. Kun metallit altistuvat hapelle, joko ilmassa tai veden alla, happi tarttuu elektroneihin ja tuottaa niin kutsuttuja metallin oksideja. Yksi yleinen syövyttävä oksidi on rautaoksidi tai ruoste.

Mutta kaikki oksidit eivät syövytä alla olevaa metallia. Esimerkiksi titaani on peitetty ohuella titaanidioksidikerroksella (TiO2), joka itse asiassa suojaa alla olevaa titaania kaikenlaiselta korroosiolta, mukaan lukien galvaaninen, mikrobi- ja jännityskorroosio.
Titaanin luonnollinen korroosionkestävyys tekee siitä ihanteellisen materiaalin lentokoneen lisäksi myös erittäin syövyttävälle merivedelle altistuville merenalaisille komponenteille. Laivojen potkurit on valmistettu lähes yksinomaan titaanista, samoin kuin laivojen sisäiset painolasti- ja putkistojärjestelmät sekä merivedelle altistuneet aluksen laitteistot.

04 Titaania voidaan istuttaa jokaiseen ihmiskehon osaan päästä varpaisiin.

Ohut titaanidioksidikerros, joka suojaa titaania korroosiolta, tekee siitä myös turvallisen istutettavaksi ihmiskehoon. Titaani on täysin "biologisesti yhteensopiva", mikä tarkoittaa, että se on myrkytön, ei aiheuta allergioita tai hylkimistä ja voi jopa sulautua ihmiskudoksen ja luun kanssa.
Titaaniset kallolevyt

Titaani on erinomainen kirurginen materiaali luu- ja nivelimplanteille, kallolevyille, hammasimplanttijuurille, tekosilmille ja korvakoruille, sydänläppäille, selkärangan fuusioille ja jopa virtsaputken ahtaumalle. Tutkimukset ovat osoittaneet, että titaani-istutteet laukaisevat kehon immuunijärjestelmän kasvattamaan luuta suoraan titaanin pinnalle, prosessia, joka tunnetaan nimellä osseointegraatio.
Titaani lonkkanivelet

Titaania käytetään lonkkaproteesissa ja murtumissa sen vertaansa vailla olevan lujuus-painosuhteen vuoksi, mikä tekee ihmisimplanteista kevyempiä, ja sen elastisuuden, joka on sama kuin ihmisen luulla.

05 Titaanin rooli urheiluvälineissä

Kun puhtaan titaanin hinta laski 1900-luvun lopulla, valmistajat alkoivat löytää kaupallisempaa käyttöä tälle ihmemetallille. Titaanin kevyt paino ja suuri lujuus tekivät siitä ihanteellisen urheiluvälineiden valmistukseen.