Jeśli Twoje wrażenietytanogranicza się do tego, że jest to „lekki, twardy, odporny na rdzę metal ery kosmicznej” – lub być może „metal biokompatybilny” używany do implantów dentystycznych – wówczas perspektywa, którą dzisiaj przedstawię, może być zaskoczeniem: tytan jest w rzeczywistości także nadprzewodnikiem.
Ściśle mówiąc, czysty tytan rzeczywiście wchodzi w stan nadprzewodnictwa w ekstremalnie niskich temperaturach. Jednakże poważnym błędem byłoby zakładanie, że oznacza to, że tytan może zostać wykorzystany do budowy nadprzewodzących systemów magnetycznych lub maszyn MRI. Historia tytanu jako nadprzewodnika to raczej ciekawostka naukowa – teoretycznie ważna, ale praktycznie bezużyteczna. W rzeczywistości to tytan jako pierwiastek stopowy stanowi prawdziwą podstawę przemysłu nadprzewodników.
Próg nadprzewodnictwa czystego tytanu: 0,4 K – nawet bardziej wymagający niż kosmiczne promieniowanie tła. Na początek wniosek: czysty tytan rzeczywiście jest nadprzewodnikiem, ale jego temperatura krytyczna jest żałośnie niska, co oznacza, że próg wejścia w stan nadprzewodzący jest zastraszająco wysoki. Aby uzyskać nadprzewodnictwo, należy go schłodzić poniżej 0,5 K; temperatura ta zbliża się do absolutnej granicy tego, co można osiągnąć poprzez zmniejszenie ciśnienia ciekłego helu, co czyni ją zarówno zbyt kosztowną, jak i wysoce nieefektywną z inżynierskiego punktu widzenia. W szczególności krytyczna temperatura nadprzewodnictwa czystego tytanu wynosi około 0,42 K, a krytyczne pole magnetyczne wynosi zaledwie 58 gausów.
Dlatego też, jeśli twierdzisz, że „tytan jest doskonałym materiałem nadprzewodzącym”, rygorystyczny fizyk prawdopodobnie skrzywiłby się. Nadprzewodnictwo czystego tytanu jest lepiej rozumiane jako przedmiot badań w fizyce materii skondensowanej, a nie jako realny wybór do zastosowań inżynieryjnych.
Prawdziwym bohaterem jest „niob domieszkowany tytanem” – a dokładniej stop niobu i tytanu (Nb-Ti). W dziedzinie nadprzewodnictwa prawdziwa wartość tytanu nie leży w jego działaniu samodzielnie, ale w roli „gracza wspierającego” niobu. Stopy niobu i tytanu należą obecnie do najpowszechniej stosowanych w praktyce materiałów nadprzewodzących. Charakteryzują się doskonałą podatnością na obróbkę mechaniczną, dzięki czemu można je przetwarzać na cienkie druty za pomocą konwencjonalnych technik wytłaczania i ciągnienia. To sprawia, że idealnie nadają się do konstruowania magnesów nadprzewodzących, które działają w zakresie pola magnetycznego od 2 do 10 tesli – na tej zdolności w dużym stopniu polega się w przypadku cewek nadprzewodzących stosowanych w systemach obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (MRI). W tych stopach zawartość tytanu może być dość wysoka i wahać się w różnych badaniach od 45% do 59% - a celem jest optymalizacja krytycznej gęstości prądu przy jednoczesnej redukcji kosztów.
Taka jest przejmująca rzeczywistość inżynierii materiałowej: najbardziej uderzająca właściwość metalu niekoniecznie jest jego najbardziej praktyczną właściwością. Czysty tytan ma krytyczną temperaturę nadprzewodnictwa wynoszącą zaledwie 0,42 K, co plasuje go na samym dole spektrum materiałów nadprzewodzących. Chociaż tytan nie wywodzi swojego znaczenia z nadprzewodnictwa, dziedzina nadprzewodnictwa stała się bardziej przystępna cenowo i możliwa do zastosowania właśnie dzięki zaangażowaniu tytanu. Stopy niobu i tytanu stanowią podstawę magnesów w tysiącach urządzeń MRI na całym świecie i umożliwiają akceleratorom cząstek działanie przy wyższych poziomach energii. Czasami bycie „funkcjonalnym” jest ważniejsze niż bycie „czystym”.
