
是否有任何元素呼喚像鈦一樣的力量概念?以泰坦(Titans),希臘神話的神靈的名字命名,元素週期表上的第22個元素出現在客機和曲棍球棒,身體穿孔和醫療設備,甚至是防曬霜中。
鈦抗腐蝕,特別強大且輕巧。它像鋼一樣強,但重量只有45%洛斯阿拉莫斯國家實驗室。它的強度是鋁的兩倍,但重60%。
只是事實
- 原子數(核中的質子數):22
- 原子符號(在元素元素表上):ti
- 原子重量(原子的平均質量):47.867
- 密度:每立方厘米4.5克
- 室溫的階段:固體
- 熔點:3,034.4華氏度(1,668攝氏度)
- 沸點:5,948.6 F(3,287 C)
- 同位素的數量:18;五個是穩定的
- 最常見的同位素:鈦46,鈦47,鈦48,鈦49和鈦50
超級英雄元素
對於擁有超級大國的元素,鈦有一個合適的起源故事:它是在超新星的深處偽造的,或者是崩潰的。 2012年對特定垂死恆星Supernova 1987a的研究發現單個超新星可以創建價值100個價值的鈦44,這是鈦的放射性同位素。
鈦是地殼中第九種最豐富的金屬。化學學院,但直到1791年才發現。格雷戈爾(Gregor)稱其為Manaccanite為他發現沙子的教區。
四年後,一位名叫馬丁·海因里希·克拉普羅斯(Martin Heinrich Klaproth)的德國科學家正在研究匈牙利的一個礦石,因為他意識到它包含了一個從未描述過的化學元素。他稱其為鈦,後來確認格里高爾的曼甘塞米也包含鈦。
根據通用電氣的僱員Ma Hunter,第一個將鈦蒸餾成其純正形式的人是皇家化學學會(RSC)。然而,直到1930年代,威廉·J·克羅爾(William J. Kroll)發明了一個過程,使提取鈦在工業規模成為可能。所謂的kroll工藝首先用氯處理氧化鈦礦石,從而產生氯化鈦。下一個,鎂或者鈉與氯化鈦混合氬氣氣體(允許氧氣進入程序將非常爆炸,鑑於鈦對氧,根據RSC)。在2,192 F(1,200 C)的溫度下,鎂或鈉將氯化鈦降低到純鈦。根據RSC的說法,該過程的效率約為製造鐵的效率約10,000倍,這有助於解釋為什麼鈦是較昂貴的金屬。
鈦是一個過渡金屬,這意味著它可以使用來自多個殼或能級的電子的電子形成鍵。它與其他過渡金屬(包括黃金,銅和水星)共享此功能。
誰知道?
- 根據RSC的說法,幾乎所有火成岩 - 由熔岩岩石形成的岩石都包含鈦。
- 該公司稱,波音737 Dreamliner由15%的鈦製成。
- NASA稱,鈦現在正在繞地球繞地球繞:國際空間站(ISS)有許多鈦零件,包括管道。羅塞塔(Rosetta)項目是一項研究和歸檔企業,目的是維護人類的語言和思想,它還在國際空間站以外飛行了一塊純淨的純鈦,以了解它如何符合輻射和空間的嚴峻環境。
- 地球不是唯一找到鈦的地方。 2011年,揭示了月球表面的衛星圖鈦岩石簇。這些岩石通常含有高達10%的鈦,而在地球岩石中通常看到的1%左右。
- 鈦可以用作原材料3D打印。 2013年,澳大利亞英聯邦科學和工業研究組織的研究人員3D印刷了一對輕型鈦馬蹄鐵,用於賽馬。鞋子是一條時尚的粉紅色。
二氧化鈦
二氧化鈦(Tio2),也稱為氧化鈦(IV)或二鈦,是天然存在的鈦的氧化物。白色顏料,二氧化鈦用於油漆(如鈦白色或顏料白色6)和防曬霜,因為它具有折射光和吸收紫外線的能力。根據美國地質調查局,有95%的鈦開採變成二氧化鈦顏料,其餘5%用於製造化學品,金屬,碳化物和塗料。
二氧化鈦也通常用於醫學,化妝品和牙膏中,並且越來越多地用作食品添加劑(AS E171)來美白產品或使它們看起來更不透明。一些添加E171的更常見的食品包括糖霜,口香糖,棉花糖和補品。
在食品中使用二氧化鈦沒有限制。但是,一項關於小鼠的新研究,發表在《雜誌》上腸,表明二氧化鈦顆粒可能會對患有某些炎症性腸病的人的腸道造成非常破壞。
瑞士蘇黎世大學的研究人員發現,當腸細胞吸收二氧化鈦顆粒時,患有結腸炎的小鼠的腸粘膜會發炎和損害。學習新聞稿。
西方國家的炎症性腸病(例如克羅恩病和潰瘍性結腸炎)已經在上升了很多年。這些條件的特徵是對腸菌群的極端自身免疫反應。幾個因素在疾病的發展中起作用,包括遺傳學和環境觸發因素,例如生活方式和營養。現在,瑞士的研究人員發現,在牙膏和許多食品中通常發現的二氧化鈦納米顆粒可以使這種炎症反應加劇更大的程度。
另外,在潰瘍性結腸炎患者的血液中可以發現較高濃度的二氧化鈦顆粒。這意味著這些顆粒可以在某些疾病條件下從食物中吸收,並在新聞稿中解釋。
儘管研究結果尚未在人類中得到證實,但研究人員認為結腸炎患者應避免攝入二氧化鈦顆粒。
當前的研究
北卡羅來納州立大學的材料科學家傑伊·納拉揚(Jay Narayan)說,二氧化鈦在科技界具有令人眼花di劑的功能。
2012年,Narayan和他的同事報告了一種“調整”二氧化鈦的方法,並為特定應用程序定制。該材料具有兩個結構,稱為“金紅石”和“剖析酶”,每種結構都有其自身的特性和功能。通常,二氧化鈦喜歡處於低於932 F(500 C)的一相階段,並在較高的溫度下轉變為金紅石相。
通過將二氧化鈦逐晶構成,並將其襯在由三氧化鈦製成的模板上,Narayan和他的同事能夠將材料的相位定為室溫下的材料或剖析酶,它們在室溫下,它們可以將它們的相位設置為報告於2012年6月在期刊應用物理信件中。在更大的飛躍中,研究人員能夠將這種二氧化鈦將其整合到計算機芯片中。
Narayan告訴Live Science:“氧化鈦也是一種非常好的傳感器材料,因此,如果它與計算機芯片集成在一起,那麼它的作用就像智能傳感器。”由於傳感器是芯片的一部分,因此與傳感器分開並且必須與設備的計算部分相比,設備可以更快,更有效地響應。
Narayan說,將產品推向市場將需要製造成本下降,但“可調”的二氧化鈦也有其他希望。通過用高功率激光脈衝將材料擊倒,研究人員可以產生小缺陷,稱為氧空位,其中材料缺少氧分子。然後,該材料可通過偷氧並留下氫來分割水(H2O),然後可以將其用於製造氫燃料。
Narayan說:“這是一種廉價的能源,而且清潔。”新的製造和工程方法正在擴大鈦的用途。海軍研究辦公室在2012年宣布焊接鈦的新方法將用於生產全尺寸的船體船體;據海軍稱,該建築是一個突破性的,因為鈦通常太昂貴且難以製造造船。這種稱為摩擦攪拌焊接的新方法使用旋轉的金屬銷將兩塊鈦的邊緣部分融化在一起。
在醫學中,鈦植入物用於替代或穩定骨折的骨骼。小鈦植入物甚至被用來改善某些耳聾的人的聽力。將螺釘狀的鈦桿鑽入耳朵後面的頭骨,並連接到外部聲音處理單元。外部單元拾起聲音,傳輸振動通過鈦植入內耳,繞過中耳中的任何問題。
2010年,研究人員宣布開發了“ Tifoam”的聚氨酯泡沫結構,該結構充滿了鈦粉末。多孔結構模仿人骨,使人骨細胞隨著人癒合而與植入物穿透並與植入物融合。2013年對材料的研究在Acta Biomaterialia雜誌上。
Live Science撰稿人Traci Pedersen的其他報告。
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