اگر برداشت شما ازتیتانیوممحدود به این است که "فلز عصر فضا سبک، سخت و ضد زنگ" باشد - یا شاید "فلز زیست سازگار" که برای ایمپلنت های دندانی استفاده می شود - پس دیدگاهی که من امروز به اشتراک می گذارم ممکن است تعجب آور باشد: تیتانیوم در واقع یک ابررسانا نیز هست.
به بیان دقیق، تیتانیوم خالص در دماهای بسیار پایین واقعاً وارد حالت ابررسانایی می شود. با این حال، تصور اشتباه بزرگی است که فرض کنیم این بدان معناست که تیتانیوم می‌تواند برای ساخت سیستم‌های مگلو ابررسانا یا ماشین‌های MRI استفاده شود. داستان تیتانیوم به‌عنوان یک ابررسانا، بیشتر یک چیز بی‌اهمیت علمی است - از نظر نظری معتبر، اما عملاً بی‌فایده است. در واقع، این نقش تیتانیوم به عنوان یک عنصر آلیاژی است که واقعاً زیربنای صنعت ابررسانا است.
آستانه ابررسانا تیتانیوم خالص: 0.4 K- حتی بیشتر از تابش پس زمینه کیهانی. برای شروع با نتیجه‌گیری: تیتانیوم خالص واقعاً ابررسانا است، اما دمای بحرانی آن بسیار پایین است، یعنی آستانه ورود به حالت ابررسانا به طرز وحشتناکی بالاست. برای دستیابی به ابررسانایی باید زیر 0.5 K خنک شود. این دما به حد مطلق چیزی نزدیک می‌شود که با کاهش فشار هلیوم مایع می‌توان به آن رسید، و از دیدگاه مهندسی آن را بسیار گران و بسیار ناکارآمد می‌سازد. به طور خاص، دمای بحرانی ابررسانا تیتانیوم خالص تقریباً 0.42 کلوین است و میدان مغناطیسی بحرانی آن تنها 58 گاوس است.
بنابراین، اگر بخواهید ادعا کنید که "تیتانیوم یک ماده ابررسانا عالی است"، یک فیزیکدان سختگیر احتمالاً اخم می کند. ابررسانایی تیتانیوم خالص به عنوان یک موضوع مطالعه در فیزیک ماده چگال بهتر شناخته می شود تا یک انتخاب مناسب برای کاربردهای مهندسی.
قهرمان واقعی "نیوبیم دوپ شده با تیتانیوم" - یا به طور دقیق تر، آلیاژ نیوبیم-تیتانیوم (Nb-Ti) است. در قلمرو ابررسانایی، ارزش واقعی تیتانیوم در عمل به تنهایی نیست، بلکه در خدمت به عنوان یک "بازیگر" برای نیوبیم است. آلیاژهای نیوبیم-تیتانیوم در حال حاضر از جمله پرکاربردترین مواد ابررسانا هستند. آنها دارای کارایی مکانیکی عالی هستند و به آنها اجازه می دهد تا از طریق تکنیک های اکستروژن و رسم معمولی به سیم های ظریف تبدیل شوند. این آنها را برای ساخت آهنرباهای ابررسانا که در محدوده میدان مغناطیسی 2 تا 10 تسلا عمل می کنند ایده آل می کند - قابلیتی که برای سیم پیچ های ابررسانا مورد استفاده در سیستم های تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) به شدت به آن تکیه می شود. در این آلیاژها، محتوای تیتانیوم می تواند از 45٪ تا 59٪ در مطالعات مختلف بسیار بالا باشد - با هدف بهینه سازی چگالی جریان بحرانی و در عین حال کاهش هزینه ها.
این واقعیت تلخ علم مواد است: چشمگیرترین ویژگی یک فلز لزوما کاربردی ترین ویژگی آن نیست. تیتانیوم خالص دارای دمای بحرانی ابررسانا فقط 0.42 کلوین است که آن را نزدیک به انتهای طیف مواد ابررسانا قرار می دهد. با این حال، در حالی که تیتانیوم اهمیت خود را از ابررسانایی نمی گیرد، حوزه ابررسانایی دقیقاً به دلیل دخالت تیتانیوم مقرون به صرفه تر و کارآمدتر شده است. آلیاژهای نیوبیم-تیتانیوم زیربنای آهنرباها در هزاران دستگاه MRI در سراسر جهان هستند و شتاب دهنده های ذرات را قادر می سازند تا در سطوح انرژی بالاتر کار کنند. گاهی اوقات "عملکرد" بودن مهمتر از "خالص" بودن است.
