در زمینه تولید-بالا و تصویربرداری پزشکی،نیوبیمبه عنوان یک فلز استراتژیک با کمیابی و عملکرد بالا، به ماده اصلی پشتیبانی از اجرای فناوریهای کلیدی مانند تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) با خواص ابررسانایی عالی تبدیل شده است. نیوبیوم خالص می تواند در دمای هلیوم مایع (4.2 K، یعنی 268.95- درجه) رسانایی مقاومتی صفر داشته باشد. این عملکرد منحصربهفرد باعث میشود جایگاهی غیرقابل جایگزین در زمینه کاربردهای ابررسانا، به ویژه ارائه پشتیبانی اصلی برای تصویربرداری دقیق از تجهیزات MRI، به منظور ارتقای توسعه صنعت تصویربرداری پزشکی در جهت وضوح بالاتر و ثبات بیشتر، اشغال کند.
نیوبیم (Nb) یک فلز نادر خاکستری-سفید با عدد اتمی 41 است. دارای ویژگیهای نقطه ذوب بالا، شکلپذیری خوب و خواص شیمیایی پایدار است. هسته خاصیت ابررسانایی عالی آن است-این یکی از فلزات با بهترین خواص ابررسانایی است. یکی، نیوبیوم خالص در محیطی با دمای بسیار پایین که توسط هلیوم مایع خنک میشود، وارد حالت ابررسانا میشود. در این زمان، مقاومت به طور کامل از بین می رود و جریان می تواند به طور دائمی در داخل آن بدون تلفات جریان یابد. در عین حال، دیامغناطیس کامل (اثر مایسنر) را نیز نشان میدهد که میتواند به طور موثر میدانهای مغناطیسی سرگردان خارجی را دفع کند، که این نیز ویژگی کلیدی انطباق آن با تجهیزات MRI است. در مقایسه با سایر فلزات ابررسانا، نیوبیم دارای دمای بحرانی ابررسانا متوسط، فرآیند آماده سازی نسبتا بالغ و هزینه قابل کنترل است. این به یکی از پرکاربردترین مواد فلزی در زمینه ابررسانایی{10}در دمای پایین تبدیل شده است.
فناوری تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI) ابزار اصلی تشخیص تصویربرداری پزشکی مدرن است. اصل اصلی آن استفاده از اثر رزونانس یک میدان مغناطیسی قوی و هسته های هیدروژن در بافت انسان برای تولید تصاویر واضح از ساختار داخلی بدن انسان بدون تشعشعات یونیزان و با وضوح تصویر بالا است. این می تواند ضایعات بافت نرم انسان را به دقت تشخیص دهد و نقش بی بدیلی در تشخیص بیماری های مغز، ستون فقرات، قلب و عروق و سایر بیماری ها ایفا می کند. جزء اصلی تجهیزات MRI، آهنربای ابررسانا، برای تولید یک میدان مغناطیسی پایدار و قوی به خواص ابررسانایی نیوبیوم متکی است.
در ساخت آهنرباهای ابررسانا MRI، نیوبیم خالص و آلیاژهای نیوبیم (مانند آلیاژهای نیوبیم{0}}تیتانیوم) مواد خام اصلی هستند. آهنرباهای ابررسانا نیاز به حفظ یک میدان مغناطیسی پایدار و قوی در محیطی با دمای بسیار پایین دارند و ویژگیهای مقاومت صفر نیوبیوم خالص در دمای هلیوم مایع میتواند تضمین کند که جریان در سیم پیچ آهنربایی بدون تلفات اجرا میشود و مصرف انرژی تجهیزات را تا حد زیادی کاهش میدهد و از تلفات جریان جلوگیری میکند. گرما بر پایداری میدان مغناطیسی تأثیر می گذارد. اثر Meissner آن می تواند به طور موثر از تداخل میدان مغناطیسی خارجی محافظت کند، اطمینان حاصل کند که میدان مغناطیسی تولید شده توسط آهنربا یکنواخت و پایدار است و تضمینی برای تصویربرداری دقیق است. در حال حاضر، سیمپیچهای آهنربایی ابررسانا تجهیزات MRI 1.5 T و 3 T از مواد ابررسانا مبتنی بر نیوبیم{8}} ساخته شدهاند. برای مثال، آهنربای اصلی Siemens MAGNETOM Vida 3T MRI از سیمهای ابررسانای نیوبیم{11}}تیتانیوم استفاده میکند که مصرف انرژی را تا ۹۰ درصد در مقایسه با سیمپیچهای مسی معمولی کاهش میدهد. % بالا.
علاوه بر آهنربای ابررسانای هسته، نیوبیم در سایر اجزای کلیدی دستگاه های MRI نیز کاربرد دارد. برای مثال، بخشهای آببندی خلاء آهنربا و بخشهای رسانای سیمپیچ فرکانس رادیویی از مقاومت در برابر خوردگی، شکلپذیری بالا، و رسانایی عالی نیوبیم استفاده میکنند تا از عملکرد پایدار تجهیزات در محیطهای-درازمدت، بسیار پایین{2}} و{3}}محیط میدان مغناطیسی{4} بالا{3} و طول عمر مفید تجهیزات اطمینان حاصل کنند. با ارتقای فناوری تصویربرداری پزشکی، تحقیق و توسعه و استفاده از MRI با میدان بالا (مانند 7T و بالاتر) روز به روز گسترده تر می شود، که الزامات بالاتری را برای خلوص و عملکرد مواد نیوبیم مطرح می کند و پیشرفت های مداوم در فناوری پردازش عمیق نیوبیم را ارتقا می دهد.
با قضاوت از وضعیت فعلی صنعت، عرضه جهانی نیوبیم الگوی بسیار متمرکزی را ارائه می دهد. برزیل بیش از 90 درصد از منابع نیوبیوم جهان را در اختیار دارد. چین بهعنوان بزرگترین مصرفکننده نیوبیوم در جهان، بیش از 80 درصد به واردات متکی است و وابستگی به واردات مواد{4}بالا نیوبیم حتی بیشتر است. بالا توسعه مداوم صنعت MRI به طور مستقیم باعث رشد مداوم تقاضا برای نیوبیم در زمینه پزشکی شده است. با تشدید پیری جهانی و رایج شدن تجهیزات اولیه تصویربرداری پزشکی، ظرفیت نصب شده تجهیزات MRI سال به سال افزایش یافته است و تقاضای بازار برای مواد نیوبیم را بیشتر تقویت می کند. در عین حال، کاربرد ابررسانایی نیوبیم به زمینههای پیشرفته مانند همجوشی هستهای قابل کنترل و محاسبات کوانتومی نیز گسترش یافته است، اما کاربرد آن در زمینه MRI همچنان سهم اصلی را به خود اختصاص میدهد.
در آینده، با توسعه فناوری امآرآی بدون هلیوم مایع و رواج MRI میدانی بالا، الزامات بالاتری برای عملکرد مواد نیوبیوم، ارتقاء و تکرار فناوریهایی مانند تصفیه نیوبیم و آمادهسازی آلیاژ، و همچنین هدایت اکتشاف و توسعه منابع نیوبیوم مطرح خواهد شد. توسعه برای کاهش وضعیت فعلی عدم تعادل عرضه جهانی. به عنوان ماده پشتیبان هسته فناوری MRI، خواص ابررسانایی نیوبیوم نه تنها جایگاه اصلی آن را در صنعت تصویربرداری پزشکی ایجاد می کند، بلکه به حلقه مهمی تبدیل می شود که صنعت فلزات کمیاب و صنعت پزشکی پیشرفته{4} را به هم متصل می کند و توسعه هماهنگ این دو صنعت را ارتقا می دهد.
به طور خلاصه، نیوبیم به دلیل خواص ابررسانایی مقاومت صفر در دمای هلیوم مایع، به یک ماده کلیدی ضروری برای تجهیزات MRI تبدیل شده است. عملکرد آن مستقیماً کیفیت تصویربرداری، سطح مصرف انرژی و پایداری عملکرد تجهیزات MRI را تعیین می کند. با پیشرفت مداوم فناوری پزشکی و گسترش مداوم کاربردهای ابررسانا، ارزش صنعتی نیوبیوم بیشتر برجسته میشود و به نیروی مهمی برای ارتقاء ارتقاء صنایع پیشرفته- تولیدی و پزشکی و بهداشتی تبدیل خواهد شد.
لیزا
مدیر فروش
شماره تلفن / واتس اپ
(86)-18291772322
ایمیل-
Ta-Nb@titanmsgp.com
