Að opna vísindi töfrandi málma

"Títan, nefnt eftir risanum Títan í grískri goðafræði, er sterkasti málmur á jörðinni. Þú hefur sennilega heyrt um títan einhvern tíma á ævinni og þó að það sé dýrt miðað við það sem það er í dag, þá er það ekki sjaldgæfur málmur - það er bara dýrt að vinna og framleiða.

Þú gætir vitað um gervi liðir, golfkylfur eða kafbáta úr títan, en vissir þú að títan er líka að finna í hvítum kökum? Jæja, hér er áhugaverð saga um þennan fræga harða málm!

01Þessi „guðlega“ málmur var ekki svikinn fyrr en á 20. öld.

Strax árið 1791 fann enskur áhugamaður um steinefnafræði og kirkjumálaráðherra, William Gregor, undarlegan svartan sand í læk nálægt bænum Cornwall. Sumt af þessum svarta sandi var segulmagnaðir, sem Gregor komst að þeirri niðurstöðu að væri járnoxíð, en hitt efnið væri ráðgáta. Auðvitað hlýtur þetta að hafa verið annað oxíð, en það var ekki í kennslubókum Konunglega jarðfræðifélagsins á þeim tíma.
Títanoxíðduft

Árið 1795 enduruppgötvaði þýski efnafræðingurinn Martin Heinrich Klaproth þetta undarlega oxíð og nefndi það títanoxíð eftir forólympíuguðunum í grískri goðafræði. Þó að hreint títan hafi fundist í lok 18. aldar var það ekki fyrr en 1910 sem Matthew Hunt, efnafræðingur hjá General Electric í Bandaríkjunum, tókst að einangra það frá oxíði þess og árið 1910 vann Hunt hvernig rífa silfurgljáa málminn úr oxíði hans við háan hita og þrýsting í lokuðu „sprengju“.

02 Hann er léttasti og sterkasti málmur jarðar.

Hreint títan hefur hæsta hlutfall styrks og þyngdar af öllum málmum á jörðinni. Hann er sterkur eins og stál en 45% léttari.
Títan innréttingar

Þetta óvenjulega styrkleika- og þyngdarhlutfall hefur gert títan og títan málmblöndur (blöndur af títan og öðrum málmum) að vali efnis fyrir flugvélahreyfla og skrokka, eldflaugar, eldflaugar og jafnvel geimfar. Í nútíma iðnaði þarf búnaður sem getur ekki verið án málmhluta að vera með efni sem eru eins sterk og létt og mögulegt er.
Títan vélarblöð

Sem dæmi má nefna að Airbus A380, stærsta farþegaþota heims, inniheldur allt að 77 tonn af títan í skrokknum. Mest af því er í risastórum vélum sínum. Þökk sé nýstárlegri málmvinnslutækni frá 1930 sem kallast Knox ferli, hófst viðskiptasmíði á títan á fjórða og fimmta áratugnum. Það var fyrst notað í herflugvélar og kafbáta (aðallega í Bandaríkjunum og Rússlandi), og síðan, á sjöunda áratugnum, í atvinnuflugvélum.

03 Títan er ónæmari fyrir tæringu

Tæring er rafefnafræðilegt ferli sem eyðir hægt og rólega flesta málma með tímanum. Þegar málmar verða fyrir súrefni, annað hvort í lofti eða neðansjávar, grípur súrefnið rafeindir og framleiðir það sem við köllum "oxíð" málmsins. Eitt algengt ætandi oxíð er járnoxíð, eða ryð.

En ekki öll oxíð tæra undirliggjandi málm. Til dæmis er títan þakið þunnu lagi af títantvíoxíði (TiO2), sem í raun verndar undirliggjandi títan gegn hvers kyns tæringu, þar með talið galvanískri, örveru- og streitutæringu.
Náttúrulegt tæringarþol títan gerir það að kjörnu efni, ekki aðeins fyrir flugvélar, heldur einnig fyrir neðansjávarhluta sem verða fyrir mjög ætandi sjó. Skipaskrúfur eru nær eingöngu úr títan, sem og innri kjölfesta og lagnakerfi skipa og vélbúnaður um borð sem verður fyrir sjó.

04 Títan er hægt að græða í alla hluta mannslíkamans, frá toppi til táar.

Þunnt lag af títantvíoxíði sem verndar títan gegn tæringu gerir það einnig öruggt fyrir ígræðslu í mannslíkamanum. Títan er algjörlega "lífsamhæft", sem þýðir að það er ekki eitrað, veldur ekki ofnæmi eða höfnun og getur jafnvel runnið saman við vef og bein manna.
Títan höfuðbeinaplötur

Títan er frábært skurðaðgerðarefni fyrir bein- og liðígræðslu, höfuðkúpuplötur, tannígræðslurætur, gervi augu og eyrnalokka, hjartalokur, mænusamruna og jafnvel þrengingar í þvagrás. Rannsóknir hafa sýnt að títanígræðslur koma af stað ónæmiskerfi líkamans til að vaxa bein beint á yfirborði títansins, ferli sem kallast beinsamþætting.
Títan mjaðmaliðir

Títan er notað í mjaðmaskipti og brotnapinna vegna óviðjafnanlegs styrks og þyngdarhlutfalls, sem gerir ígræðslur manna léttari, og mýktar þess, sem er sú sama og mannabein.

05 Hlutverk Títan í íþróttabúnaði

Þar sem verð á hreinu títan lækkaði seint á 20. öld fóru framleiðendur að finna meiri notkun fyrir þennan undramálm í atvinnuskyni. Létt þyngd og hár styrkur títan gerði það tilvalið til framleiðslu á íþróttavörum.