|
Ước mơ của các cụ
cố - Hợp kim cổ xưa của Trung Hoa - Mưu
mô của thần ác - Một con người táo
bạo - Dự đoán của các nhà tiên tri vĩ
đại - Một người Pháp cương
nghị - Vật t́m được ở Canađa
- Huy chương vàng của Rjesotarxki – Bệnh
dịch và siêu vi trùng của nó.
Có lẽ không phải ai cũng biết rằng, các
cụ cố lâu đời của chúng ta hồi
c̣n trẻ trung và duyên dáng đă rất mê thích
niken, và kim loại này cũng đă đền
đáp lại t́nh cảm của họ: có người
th́ đeo nó như một thứ trân bảo
lủng lẳng trước ngực, có người
th́ làm ṿng xuyến đeo ở cổ tay, có người
biến nó thành vành khăn để trang điểm
cho mái tóc óng mượt.
Thế đấy, các bạn đừng ngạc
nhiên: ngay từ đầu thế kỷ XIX, niken
đă được coi là một kim loại quư.
Việc khai thác niken gặp những khó khăn
lớn, và số niken ít ỏi sản xuất
được đă lọt vào tay những người
thợ kim hoàn tân thời. C̣n kỹ sư th́ không
hề quan tâm đến kim loại này, v́
thời bấy giờ họ chưa dùng nó vào
việc ǵ cả.
Con người đă biết đến niken
từ nhiều thế kỷ trước.
Chẳng hạn, ngay từ thế kỷ thứ II
trước công nguyên, người Trung Hoa cổ
đại đă nấu luyện được
thứ hợp kim của niken với đồng và
kẽm, gọi là “bạch đồng”,
được nhiều nước ưa
chuộng: Nó cũng từng lọt đến
Bactria - một quốc gia nằm ở địa
phận các nước cộng ḥa trung Á thuộc
Liên Xô ngày nay. Người Bactria đă dùng
hợp kim này để đúc tiền. Một
đồng tiền như vậy phát hành từ năm
235 trước công nguyên hiện đang được
cất giữ tại viện bảo tàng Anh
quốc ở London.
Với tư cách một nguyên tố hóa học,
niken được phát hiện một năm 1751:
nhà hóa học kiêm luyện kim người
Thụy Điển tên là Acxen Fređeric Cronxtet
(Axel Frederic Cronseted) đă khám phá ra nó trong khoáng
vật “cupfe niken”, có nghĩa là “con quỷ
đồng”. V́ những tội lỗi ǵ mà
thứ đá này phải mang cái tên dễ sợ
như vậy? Nguyên do là ở thời trung
cổ, những người đào quặng ở
xứ Xaxonia thường gặp một khoáng
vật màu hơi đỏ. Do có màu sắc như
vậy nên họ thường nhầm là quặng
đồng. Một thời gian khá lâu, các nhà
luyện kim đă ra sức nấu luyện
thứ “quặng đồng” đó để
lấy đồng, nhưng họ cũng không may
mắn ǵ hơn các nhà giả kim thuật
từng hy vọng lấy được vàng
từ nước đái súc vật nhờ “ḥn
đá mầu nhiệm”.
Người Xaxonia đă “nát óc” v́ câu hỏi:
“Nguyên nhân thất bại là ở chỗ nào?”
Cuối cùng, trong bọn họ có người
nảy ra ư nghĩ: chẳng qua đó chỉ là mưu
mô của thần Nick - vị thần núi độc
ác, kẻ đă bám chặt trong thứ đá
quỷ quái này và không muốn nhả một
lạng đồng nào ra khỏi kho dự trữ
của ḿnh.
Có thể các nhà thông thái về sau đă
luận chứng một cách khoa học về
giả thuyết táo bạo này. Nhưng dẫu
sao, từ đấy không ai dám nghĩ đến
việc lấy đồng từ khoáng vật màu
đỏ nhạt ấy nữa. Và để cho
mai sau không c̣n ai bị cám dỗ bởi ư định
hăo huyền ấy, người ta đă quyết
định gọi khoáng vật này là “con
quỷ đồng”.
Hẳn rằng, Cronxtet không phải là người
mê tín. V́ không sợ quỷ nên ông vẫn
lấy được kim loại từ “con
quỷ đồng” ấy, nhưng không phải
là đồng mà là một nguyên tố mới nào
đó được ông gọi là niken. Nhưng h́nh
như con quỷ đă trả thù nhà bác học:
các nhà hóa học không ai muốn thừa nhận
niken là một nguyên tố. Măi đến năm
1775, tức là mười năm sau khi Cronxtet qua
đời, người đồng hương
của ông là Torben Berman (Tobern Bergman) đă công
bố những kết quả nghiên cứu của
ḿnh, trong đó tác giả đă chứng minh
một cách chắc chắn rằng, niken không
phải là hỗn hợp của vài nguyên tố
như những người chống đối
đă khẳng định, mà nó là một kim
loại độc lập.
Nhưng cả sau đó nữa, các cuộc tranh căi
vẫn không lắng xuống. Phải gần ba mươi
năm nữa trôi qua, nhà hóa học Đức
Ieremia Richtrơ (Jeremiah Richter) mới chấm
dứt được các cuộc tranh căi ấy:
năm 1804, vẫn từ “con quỷ đồng”
này, ông đă tách được niken rất tinh
khiết, nhưng để đạt điều
đó, ông đă phải cho niken sunfat kết tinh
lại 32 lần. Nhà bác học này đă đặt
đầu đề cho bài báo mà trong đó ông
đă mô tả niken là “Bàn về niken tinh
khiết tuyệt đối - một thứ kim
loại quư, cách điều chế và những tính
chất của nó”. Rơ ràng là thứ kim loại
khai thác được một cách khó khăn như
vậy th́ chỉ những người thợ kim
hoàn mới có thể sử dụng được
mà thôi. Lúc bấy giờ chưa thể nói đến
việc sản xuất niken trên quy mô công
nghiệp.
Phải chờ hơn nửa thế kỷ
nữa, trong cuốn “Cơ sở của hóa
học” xuất bản năm 1869 ở Petecbua, nhà
tiên tri vĩ đại Đ. I. Menđelêep
mới có thể khẳng định: “Nếu như
sau này phát hiện ra các mỏ niken giàu có, th́ kim
loại này nhất định sẽ được
sử dụng rộng răi trong thực tiễn
cả ở trạng thái tinh khiết lẫn
ở dạng các hợp kim”.
Vào khoảng thời gian đó, hay nói chính xác hơn
là vào năm 1865, đă t́m được
những mỏ niken rất lớn trên đảo
Tân Calêđoni. Trước khi xảy ra sự
kiện này ít lâu, nhà địa chất trẻ
tuổi Jun Garnie (Jules Garnier) - một người có
nghị lực phi thường và kiến thức
uyên bác, đă được chỉ định
đứng đầu sở khai khoáng ở
xứ thuộc địa của Pháp này. Ông
đă nhanh chóng triển khai hoạt động
mạnh mẽ, hy vọng sẽ t́m được
khoáng sản ở đây. Để biểu dương
người Pháp cương nghị này, người
ta gọi khoáng vật chứa niken ở Tân Calêđoni
là garnierit.
Gần hai mươi năm sau đó, ở Canađa,
khi đặt tuyến đường sắt ven
Thái B́nh Dương, công nhân làm đường
đă gặp những thân quặng đồng -
niken rất lớn.
Hai cuộc phát hiện này đă thúc đẩy
mạnh mẽ việc nghiên cứu để khai
thác niken với quy mô công nghiệp. Cũng trong
khoảng những năm đó, người ta c̣n
phát hiện được một tính chất
quan trọng nữa của kim loại này: nó làm
cho chất lượng của thép được
nâng lên. Thực ra th́ ngay từ năm 1820, nhà bác
học nổi tiếng người Anh là Maicơn
Farađây (Michael Faraday) đă tiến hành một
số thí nghiệm nấu luyện các thứ thép
có chứa niken, nhưng lúc bấy giờ, chúng chưa
hề làm cho các nhà luyện kim phải quan tâm.
Cuối thế kỷ XIX, Nhà máy của Obukhop
ở Petecbua đă nhận một nhiệm vụ
quan trong do bộ hải quân giao cho: nghiên cứu
việc sản xuất vỏ bọc tàu thủy có
chất lượng cao. Vào lúc này, tàu chiến
của Anh và Pháp bọc loại vỏ mới
bằng thép niken đă được các nhà chuyên
môn đánh giá rất cao.
Nhà luyện kim kiêm nhà kim loại học nổi
tiếng người Nga là A. A. Rjesotarxki đă nghiên
cứu chế tạo vỏ thép mới cho đất
nước. Chẳng bao lâu, công việc được
tiến hành khẩn trương đó đă
đạt kết quả tốt đẹp. Nhà máy
Obukhop đă bắt đầu sản xuất
vỏ thép niken. Về chất lượng, vỏ
thép này không thua kém của nước ngoài, nhưng
Rjesotarxki đă quyết tâm đi xa hơn nữa.
Sau đó không lâu, ông đă hoàn thiện
được một công nghệ mới để
chế tạo vỏ thép: lớp bề mặt kim
loại được xementit hóa, tức là
được thấm cacbon đến mức băo
ḥa. Bằng cách đó đă chế tạo
được vỏ thép cực kỳ bền và
dai, c̣n lớp bề mặt có độ cứng
rất cao. Ngay cả những tấm thép bọc
của công ty Pháp “Schneider - Creusot” (mà trước
khi xuất hiện vỏ bọc của Rjesotarxki
th́ sản phẩm của nó được coi là
chuẩn) cũng khó cạnh tranh nổi. Bộ
hải quân đă tặng thưởng người
kỹ sư tài năng này một tấm huy chương
vàng, c̣n theo công nghệ của ông, người
ta bắt đầu sản xuất vỏ bọc
tàu thủy cả ở các nhà máy khác nữa.
Ngay nay, thép niken được sử dụng
rộng răi vào những mục đích ḥa b́nh. Các
dụng cụ phẫu thuật, chi tiết của
các thiết bị hóa học, đô dùng gia đ́nh
đă bắt đầu được sản
xuất bằng thép crom - niken không gỉ.
Niken c̣n làm một nhiệm vụ quan trọng là
tham gia vào việc chế tạo các hợp kim
đa dạng với các kim loại khác. Ngay
từ hồi đầu thế kỷ XIX,
“bệnh dịch” đi t́m hợp kim mới có
khả năng thay thế bạc để làm bát
đĩa và các bộ đồ ăn uống
đă lan đến các nhà luyện kim và các nhà
hóa học.
Bệnh dịch và siêu vi trùng của nó – Ai là
thủ phạm gây nên cái chết của hoàng
đế – Do một sự ngẫu nhiên –
“Nội phản” trong hạm đội – 3000
đang làm việc! – Bí quyết của nhà kim
loại học – Lời tuyên bố dơng dạc
– “Hợp kim kim cương” - Quá khứ không
thể quên.
Niken c̣n làm một nhiệm vụ quan trọng là
tham gia vào việc chế tạo các hợp kim
đa dạng với các kim loại khác. Ngay
từ hồi đầu thế kỷ XIX,
“bệnh dịch” đi t́m hợp kim mới có
khả năng thay thế bạc để làm bát
đĩa và các bộ đồ ăn uống
đă lan đến các nhà luyện kim và các nhà
hoá học.
Đóng vai tṛ siêu vi trùng cho “bệnh dịch”
đó là một giải thưởng lớn dành
cho người nào may mắn đạt được
mục đích trước tiên. Mọi người
liền nhớ đến hợp kim của Trung
Hoa cổ xưa. Thế là gần như cùng
một lúc, các nhà bác học khác nhau đă
lấy thành phần của “bạch đồng”
làm cơ sở và chế tạo được vài
thứ hợp kim rất giống bạc. Một
trong những hợp kim như vậy có tên là
“argentan” (“giống như bạc”), một
hợp kim khác được gọi là “noizinbơ”
(“bạc mới”). Sau đó một thời gian
lại xuất hiện các hợp kim mayso, anfenit và
các hợp kim khác thay thế bạc mà thành
phần của chúng nhất thiết phải có
niken.
Những hợp kim vừa bền vừa đẹp
này đă nhanh chóng chở nên phổ dụng và
đi vào đời sống thường ngày. Nhưng
vào năm 1916, một trong các hợp kim đó –
noizinbơ - đă vấp phải những điều
rắc rối lớn. Hoàng đế nước
áo Franz Joseph vốn sử dụng đồ dùng
ăn uống bằng hợp kim này bỗng nhiên
bị ốm rồi chết. Tại sao vậy?
Sự nghi ngờ đổ lên đầu
“bạc mới”, và liền đó có lệnh
cấm lưu hành loại bát đĩa bằng
hợp kim này. Các cuộc khảo nghiệm kỹ
càng đă cho phép minh oan hoàn toàn cho hợp kim vô
tội này. C̣n hoàng đế đă chết không
đến nỗi bất ngờ lắm : ngài
sống “vẻn vẹn” có 86 tuổi!
Thông thường, trước khi chế tạo
được một hợp kim mới, phải
trải qua những cuộc t́m ṭi lâu dài,
những cuộc thực nghiệm và biết bao
lần thử thách. Nhưng cũng có khi, sự
ra đời của một hợp kim chỉ là hoàn
toàn ngẫu nhiên. Một trường hợp như
thế đă xảy ra hồi đầu thế
kỷ của chúng ta ở Canađa, nơi khai thác
được nhiều quặng giàu niken. Khi
mỗi lần chế biến quặng lại
nảy sinh một bài toán chẳng dễ dàng ǵ
đối với các nhà luyên kim : làm thế nào
để tách được niken ra khỏi đồng
– một kim loại cũng có mặt trong
quặng với hàm lượng đáng kể? C̣n
nếu không tách được hai kim loại này
mà cứ nấu luyện chúng cùng với nhau th́
liệu có thu được hợp kim đồng
– niken thiên nhiên không? Đại tá Ambro Monen
(Ambrose Monell) – chủ tịch công ty niken quốc
tế, đă nảy ra ư nghĩ độc đáo
này. Năm 1905, ư tưởng trên đă được
thực thi và hoá ra là hợp kim “ra đời
bất hợp pháp” này đă có sẵn đầy
đủ mọi ưu điểm : tính bền
vững hoá học, độ bền và độ
dẻo đều cao, “mẽ ngoài” đẹp
đẽ ; hơn nữa, nó lại không đắt
lắm, mà điều này th́ lúc nào cũng có ư
nghĩa hàng đầu trong kỹ thuật. Ngay sau
đó, hợp kim monen (người ta gọi
hợp kim này như vậy) đă chiếm
được chỗ đứng vững chắc
trong các ngành chế tạo máy móc hoá học,
đóng tàu, kỹ thuật điện, công
nghiệp dầu mỏ, công nghiệp y dược,
công nghiệp dệt và các ngành công nghiệp khác.
Càng ngày càng có nhiều công việc mới cho các
hợp kim của niken. Trong thời gian chiến
tranh thế giới thứ nhất đă xảy
ra những trường hợp nhiều tàu
chiến chưa từng tham gia chiến trận
đă buộc phải nằm tại bến dài
hạn để sửa chữa. Sở dĩ tàu
hỏng là do hoạt động phá hoại
của nước biển : nó gặm ṃn các
ống ch́ - kẽm ở bộ phận ngưng
tụ của nồi hơi tàu thuỷ. Thế là
lại phải khẩn cấp t́m kiếm vật
liệu thích hợp hơn cho những cái ống
xấu số này.
Trong khi các nhà bác học đang ra sức t́m ṭi
th́ chiến tranh kết thúc, nhưng vấn đề
đó vẫn rất cấp thiết. Măi tới năm
1926 mới chế tạo được thứ
hợp kim đồng – niken mà ngành hàng hải
không “chống chỉ định” nữa. Ba năm
sau, tất cả các tàu chiến của Pháp và
sau đó là hạm đội của các cường
quốc khác đều được trang bị
những ống ngưng tụ mới. Hiện nay,
các nhà hàng hải có thể tin tưởng
vững chắc rằng, các ống ấy sẽ
không đưa họ đến những giây phút
hiểm nguy nữa.
Ngày nay, số hợp kim niken được
sử dụng rộng răi trong kỹ thuật,
trong đời sống và trong nghề kim hoàn
đă vượt quá 3000!
Cùng với hợp kim loại monen, các hợp kim
chống ăn ṃn kiểu hastelloy cũng làm
việc rất tốt trong các môi trường
xâm thực. Các dây xoắn nicrom được
sử dụng trong các dụng cụ đun nóng,
trong các ḷ điện trở. Noizinbơ tham gia
công việc của các máy móc và khí cụ khác
nhau. Trong ngành cơ khí chính xác, để làm các
cữ và mẫu chuẩn, người ta dùng inva
là thứ hợp kim có hệ số giăn nở
rất nhỏ : khi đốt nóng từ 0 độ
C đến 40 độ C, thể tích của nó
chỉ tăng thêm một phần triệu so
với thể tích ban đầu. Hợp kim platinit
dùng để thay thế kim loại platin đắt
tiền trong trường hợp cần phải
hàn kim loại với thủy tinh (ống tiêm,
bóng đèn điện v. v...) : hệ số
nở nhiệt của hợp kim này đúng như
của thuỷ tinh và platin. Hợp kim đàn
hồi êlinva là vật liệu tuyệt vời
để làm ḷ xo, nhất là dây cót đồng
hồ. Các hợp kim như annico, anni có từ
tính cao. Hợp kim pecmalôi sau khi được
sử lư cơ - nhiệt đặc biệt
sẽ có độ thấm từ lớn khác thường,
nó dễ nhiễm từ và khử từ ngay
cả trong các từ trường yếu; hợp
kim này được sự dụng trong kỹ
thuật điện thoại và kỹ thuật vô
tuyến. Để chế tạo các cặp
nhiệt, người ta dùng các hợp kim cromen và
alumen.
Các loại thép niken và hợp kim niken bền
nhiệt đóng vai tṛ quan trọng trong ngành
chế tạo máy bay và kỹ thuật vũ
trụ. Khi có người đề nghị
tiết lộ vài “bí quyết” của ḿnh,
một nhà kim loại học từng phát kiến
được khác nhiều loại hợp kim
tuyệt diệu chịu nhiệt độ cao
đă trả lời một cách vui đùa : “Tôi
chỉ lấy niken để thay sắt trong thép
thôi”. Trong câu nói đùa này có một phần
lớn sự thật. Chẳng hạn, các hợp
kim bền nhiệt nimonic và incomen là họ hàng
khá gần gũi của thép không gỉ chứa
crom – niken, nhưng trong đó có rất ít
sắt : hầu như niken đă hoàn toàn “đuổi”
hết sắt. Nhờ vậy, các cánh quạt
của tuabin khí và các chi tiết quan trọng khác
của động cơ máy bay chế tạo
bằng hợp kim này vẫn làm việc rất
tốt ngay ở 1000 độ C.
Cuối những năm 60, các nhà bác học Xô -
viết đă chế tạo được
một hợp kim âm học mới - đó là
nicosi (gọi theo các âm đầu của các thành
phần trong đó :94% niken, 4% coban và 2% silic). Đặc
trưng cho hợp kim này là hiệu ứng từ
giảo : dưới tác động của điện
từ trường biến đổi, thanh nicosi
bị nén và bị căng liên tục, trở
thành nguồn dao động âm thanh. Một
thời gian dài, chính niken đă thực hiện
vai tṛ này trong các bộ tạo sóng kiểu
từ giảo, nhưng hợp kim này biến đổi
năng lượng điện từ thành năng
lượng âm thanh với hiệu suất cao
gần gấp rưỡi so với niken nguyên
chất. Sau khi tham gia vào việc chế tạo
các nguồn siêu âm mạnh, nicosi đă khẳng
định được vị trí vững
chắc của ḿnh.
Gần đây, Liên Xô đă chế tạo
được một hợp kim lạ khác - đó
là cromvangan. Nền của nó là niken kết
hợp với crom, vanađi và gali. Từ một
gam hợp kim này có thể kéo ra một kilômet dây
rất mảnh như tơ nhện. Nhưng ưu
điểm chủ yếu của hợp kim này
không phải là ở chỗ đó : điện
trở của dây cromvangan trong khoảng nhiệt
từ - 60 độ C đến 200 độ C
thay đổi không đến mười phần
triệu, nghĩa là coi như không thay đổi.
Nhờ tính chất ấy mà thứ hợp kim
mới này thực sự là vật liệu vô giá
để chế tạo các mẫu chuẩn, các
khí cụ và thiết bị khác nhau.
Các nhà bác học Mỹ đă chế tạo
được một loại vật liệu
phối trí mang tên rất đẹp là “hợp
kim kim cương” : nền của hợp kim
chịu mài ṃn này chứa tới 30 % kim cương
tổng hợp dạng bụi. Những chi
tiết chịu ma sát của các máy công cụ và
các máy móc khác nếu được phủ
một lớp vật liệu mới này th́ có
tuổi thọ cao hơn khoảng sáu lần so
với các chi tiết b́nh thường.
Tuy vậy sự quan tâm lớn nhất của
giới khoa học và công nghiệp lại dành cho
hợp kim của niken ( 55%) với titan - đó là
nitinon. Hợp kim này được tạo ra
từ một pḥng thí nghiệm ở Mỹ
hồi đầu những năm 60, nhưng không
bộc lộ ngay những tài năng của ḿnh.
Khá nhẹ, bền và dẻo, chịu được
sự ăn ṃn nên nó được coi là
một hợp kim không xoàng, và chỉ có thế
thôi. Song những người chế tạo ra nó
đă tiếp tục các cuộc thực
nghiệm về nó, và bỗng nhiên hợp kim này
đă thể hiện một năng lực có
một không hai là “nhớ” được quá
khứ của ḿnh. Điều đó đă
diễn ra trong một lần thí nghiệm. Sau
một sự xử lư nhất định, người
ta đốt nóng sợi dây xoắn làm bằng
nitinon đến 150 độ C rồi làm
nguội đi, sau đó, treo vào nó một vật
nặng để kéo căng nó ra và biến nó
thành một sợi dây thẳng hoàn toàn. Nhưng
điều kỳ diệu lại xảy ra khi người
ta lại đốt nóng sợi dây này lần
nữa (đốt đến 95 độ C) :
biến nó trở lại thành ... sợi dây
xoắn trước những cặp mắt đầy
kinh ngạc của các nhà nghiên cứu.
Thí nghiệm này đă được làm đi
làm lại nhiều lần và người ta đă
tạo cho hợp kim này những h́nh dạng
mỗi lúc một phức tạp hơn, song nó
vẫn tiếp tục chứng minh “trí nhớ”
tuyệt vời, không hề nao núng lấy lại
diện mạo ban đầu của ḿnh. Chẳng
hạn, người ta đă uốn sợi dây
thành chữ “nitinon”, sau đó nung nóng rồi
làm nguội và đă làm cho biến dạng đến
mức không c̣n nhận ra h́nh thù ban đầu
nữa, nhưng chỉ cần cho một xung điện
mạnh chạy qua mớ dây rối này để
đốt nóng nó tức thời, th́ chữ
“nitinon” lại hiện ra trước mắt
các nhà bác học.
Quá khứ không thể quên - Ánh kim vui mắt -
Đồng tiền “phân lớp” - Tai họa
khắc phục được - Hết sức
bất ngờ.
Các nhà thiết kế đă t́m được
cho nitinon rất nhiều lĩnh vực sử
dụng. Chẳng hạn, có thể chế tạo
các đinh tán bằng hợp kim này để
ghép nối các kết cấu mà chỉ có thể
sờ được chúng từ một phía. Trong
trường hợp này, người ta “yêu
cầu” nó "nhớ lại” h́nh dáng
chiếc đinh tán thông thường, sau đó,
biến một đầu cần tán của nó
thành một que tṛn và cắm vào lỗ tán ở
nhiệt độ thấp. Bấy giờ chỉ
cần nung hơi nóng đầu đinh tán,
tức th́ nó liền “nhớ lại” là đă
từng được làm phồng lên ở
cả đầu kia. Cái đinh tán như vậy
sẽ siết chặt các chi tiết lại.
Một hăng ở Mỹ có liên quan với các công
tŕnh nghiên cứu vũ trụ đă chế
tạo một loại anten bằng nitinon dùng cho
các vệ tinh nhân tạo của trái đất.
Khi cuộn lại thành một nắm chặt, nó
choán chỗ rất ít trong thời gian phóng và
được đặt trong một cái hốc
đặc biệt. Nhưng trong vũ trụ khi
tia mặt trời nung nóng hợp kim lên th́ anten
liền trở lại h́nh dáng cần thiết. Người
ta cũng đề nghị ứng dụng nguyên
lư này để chế tạo kính thiên văn vô
tuyến với anten có đường kính hơn
một kilômet.
Trong tiểu thuyết “Những chiếc bánh xe”
của nhà văn Mỹ Actua Hâyli (Arthur Hailey),
một trong những người lănh đạo
hăng ô tô lớn đă tâm sự về những
ư nghĩ của ḿnh: “Cái mới sẽ nhất
định sẽ tự mở đường cho
ḿnh. Và những cái mới mẻ quan trọng
nhất mà có thể thấy trước
được sẽ liên quan đến các
loại vật liệu; điều đó bắt
buộc chúng tôi ... phải chế tạo một
loại ô tô hoàn toàn mới. Hăy lấy các kim
loại làm ví dụ... Người ta đang
nghiên cứu để tạo một thứ kim
loại có khả năng “nhớ” được
h́nh dạng ban đầu của ḿnh. Chẳng
hạn, nếu bạn uốn một cái chắn
bùn hoặc một cách cửa th́ chỉ cần
gia công chi tiết này ở nhiệt độ cao,
c̣n kim loại sẽ tự khôi phục lại
h́nh dáng trước đây của ḿnh”. Các
bạn có thể đoán được, đoạn
này nói về nitinon.
Mấy năm trước đây, tại sân bay Lơ
Buôcgie ở Pari, trong số nhiều hiện
vật do Liên Xô giới thiệu, những người
tham quan pḥng trưng bày về ngành hàng không có
thể thấy một “bắp thịt nhân
tạo” đang cử động. Đó là
một sợi dây nitinon được cuốn
thành h́nh ḷ xo và một quả cân nho treo vào nó.
Khi cho ḍng điện đi qua sợi dây, ḷ xo
này bị đốt nóng, quả cân liền ḅ
lên phía trên. Khi ngắt ḍng điện, ḷ xo
nguội đi và quả cân lại từ từ
tụt xuống.
Các nhà bác học c̣n chế tạo được
cả một loạt hợp kim phối trí cũng
có “trí nhớ” tốt. Thế là nitinon không
đơn độc, song vẫn như trước
đây, nó chiếm vị trí hàng đầu trong
số các hợp kim không biết quên thời dĩ
văng của ḿnh.
Mọi người đều biết niềm say
mê lâu đời của niken: đối với
các kim loại khác kém bền vững hơn, niken
sẵn sàng bảo vệ chúng khỏi sự oxi
hóa, lại vừa tạo cho chúng một vẻ
bề ngoài hào nhoáng. Ánh kim loại vui mắt
của những chiếc soong nồi, ấm pha cà
phê, ấm xamôva - tất cả đều là
những xảo thuật của niken mà nhiều
đồ dùng thường ngày phải nhờ
cậy bằng cách mạ một lớp mỏng
kim loại này.
Lần đầu tiên vào năm 1842, nhà bác
học Đức Betghe (Betger) đă thực
hiện ư định sử dụng kim loại
này để mạ các đồ vật. Nhưng
ông không đạt được mục đích,
v́ lúc bấy giờ, niken c̣n chứa những
tạp chất lạ, làm cản trở việc
tạo thành lớp mạ bằng phương
pháp điện phân. Từ đó về sau,
kỹ thuật mạ điện đă tiến
khá xa. Ngày nay, lớp màng niken rất mỏng có
thể che chở cho sắt một cách vững
chắc, giúp cho lượng sắt lớn
khỏi bị ăn ṃn.
Lớp mạ bằng niken thậm chí c̣n giúp ích
trong việc chống ... bọn làm tiền
giả. Ở Pháp đang lưu hành một đồng
5 frăng mới. Sự khác biệt chủ
yếu của nó so với các đồng tiền
khác là nó gồm nhiều lớp: một lớp
niken được tráng lên nền mayso không có
từ tính. Bây giờ th́ người chủ
của các máy bán hàng tự động có
thể yên tâm: đồng 5 frăng có những
tính chất điện - từ mà trên thực
tế không thể đánh tráo nó bằng
những mảnh kim loại giả mạo nào
đó.
Từ lâu, các nhà bác học đă chú ư đến
những khả năng xúc tác của niken. Ngay
từ những năm 90 của thế kỷ trước,
các nhà hóa học Pháp là Xabatio (Paul Sabatier) và Xenđeren
(Saint Derain) đă say mê vấn đề điều
chế cái gọi là “mỡ đông cứng”
từ các loại dầu thực vật lỏng.
Họ đă xác định được
rằng, muốn làm được điều
đó th́ cần phải liên kết thêm một lượng
hiđro nhất định vào phân tử dầu
thực vật. Nhưng rủi thay: các nhà bác
học th́ cứ việc xác định c̣n
việc liên kết th́ không thể nào thực
hiện được. Lúc đầu, họ
chỉ đơn giản cho hiđrô “lội”
qua chất béo, nhưng chất này lại không
chịu tương tác với chất béo. Rồi
họ lại thử pha thêm nhiều chất khác
nữa, song đều vô hiệu. Chỉ đến
khi các nhà hóa học dùng bột niken rất
mịn làm chất xúc tác th́ mới đạt
được mục đích. Chất béo đông
cứng điều chế bằng cách đó
đă được sử dụng vào việc
sản xuất macgarin. Ngày nay, niken là một trong
những “nhà hoạt động” chủ
yếu trong hóa học xúc tác.
Cuối thế kỷ XIX đă xảy ra một
sự kiện nữa mà nhờ đó một
loạt các hợp chất hóa học mới đă
được phát hiện một cách hết
sức bất ngờ - đó là cacbonyl của các
kim loại. Trong lịch sử hóa học, niken
cacbonyl là chất đầu tiên thuộc loại
đó. Năm 1890, nhà hóa học kiêm nhà công
nghiệp người Anh là Lutvic Mong (Ludwig Mond)
đă thu được chất này một cách
ngẫu nhiên khi ông cùng phụ tá của ḿnh
nghiên cứu cách khử hết tạp chất
cacbon oxit ra khỏi các chất khí. Để làm
việc này, ông đă cho khí cacbon oxit thổi qua
niken nóng sáng. Khi thí nghiệm kết thúc, Mong
nhận thấy rằng, ngọn lửa không màu
của cacbon oxit thoát ra đă trở thành màu
trắng. Chú ư đến hiện tượng
này, các nhà nghiên cứu lại tiếp tục
thí nghiệm và lần nào họ cũng nh́n
thấy ngọn lửa màu trắng. Không c̣n
phải nghi ngờ ǵ nữa, cacbon oxit đă tương
tác với niken. Nhưng kết quả là sẽ
thu được chất ǵ? Nhờ hỗn
hợp của tuyết với muối nên đă
ngưng tụ được những giọt
chất lỏng nặng, không màu mà người
ta gọi là niken cacbonyl.
Mong là người đầu tiên có ư định
sử dụng các hợp chất cacbonyl vào
thực tiễn. Ông đề nghị cho cacbon oxit
tác dụng lên các chất chứa niken để
làm cho niken “bốc hơi” dưới dạng
cacbonyl, sau đó nung nóng cacbonyl này sẽ thu
được niken nguyên chất. Hiện nay, phương
pháp cacbonyl c̣n được sự dụng
rộng răi để sản xuất các kim
loại có độ tính khiết rất cao, cũng
như để tạo các lớp mạ crom, coban
và niken lên bề mặt các sản phẩm.
Trong số các hợp chất khác của niken, oxit
của nó có một ư nghĩa công nghiệp quan
trọng. Chất này được sử
dụng để sản xuất ăcquy kiềm
sắt - niken mà nhà bác học danh tiếng người
Mỹ là Alva Edison phát minh ra. Loại ăcquy này
tuy kém ăcquy ch́ về sức điện động,
nhưng lại nhẹ hơn, có tuổi thọ
cao hơn và sử dụng đơn giản hơn.
“T́nh họ hàng” và những điều rắc
rối - Những mối liên quan mật thiết -
Hành tinh mạ niken - Chó săn chồn đi t́m
quặng - “Vụ nổ mamut” - Cổ phần
“Poseidon” giá bao nhiêu? - Những dự án táo
bạo - Lẽ công bằng liệu có chiến
thắng không?
Trong hệ thống tuần hoàn, niken đứng
cạnh sắt và coban. Do rất giống nhau
về nhiều mặt nên ba nguyên tố này
tạo thành một “bộ ba”. Một điều
thú vị là trong số tất cả các nguyên
tố mà khoa học đă biết, chỉ có các
thành viên của “bộ ba” này và kim loại
đất hiếm gađolini mới có những
tính chất sắt từ trong điều kiện
b́nh thường. Tính “họ hàng” này gây cho
các nhà luyện kim nhiều điều rắc
rối: tách niken khỏi coban không phải là
việc dễ dàng. C̣n một cô láng giềng
của niken trong bảng tuần hoàn là đồng
cũng rất miễn cưỡng khi phải
rời xa niken. Thông thường trong thiên nhiên,
cả coban lẫn đồng đều đi kèm
với niken. Tách các nguyên tố này ra khỏi nhau
là một quá tŕnh rất phức tạp gồm
nhiều giai đoạn. Chính v́ nguyên nhân này mà
niken được coi là kim loại công nghiệp
đắt nhất và khan hiếm nhất.
Trong vỏ trái đất, hàm lượng niken chưa
đến một phần vạn: Nhưng đừng
nghĩ rằng như vậy là ít. Giả sử
người nào đó nảy ra ư định
mạ niken cho hành tinh của chúng ta, th́ liệu
trữ lượng niken trong vỏ trái đất
có đủ để làm việc đó hay không?
Qua tính toán th́ thấy rằng, không những
đủ mà c̣n đủ cho hàng chục ngàn (!)
“quả cầu” như thế. C̣n vỏ trái
đất chỉ là một lớp mỏng bên
ngoài thôi, dưới vỏ đó c̣n có nhiều
lớp chặt sít hơn nhiều, mà ở đây,
theo ư kiến của các nhà bác học, hàm lượng
niken c̣n cao hơn nhiều.
Các nhà địa chất chuyên nghề t́m
kiếm khoáng sản nhiều khi phải nhờ
cậy sự giúp đỡ của ... chó.
Suốt trong nhiều năm, các nhà bác học
viện địa chất thuộc phân viện
Carelia của viện hàn lâm khoa học Liên Xô
đă cùng với cán bộ viện khoáng vật
học thu được nhiều kết quả
trong các cuộc thực nghiệm về việc
huấn luyện nghề t́m quặng cho những
con vật này. Tựa như những khí cụ
nhạy cảm, các giống chó becgiê (chăn
cừu), fôcteria (săn chồn) và xpanien (săn
chim) đă đánh hơi thấy quặng của
nhiều kim loại, trong đó có niken, nằm
ở độ sâu vài mét.
“Đối với thế kỷ XX, liệu phương
pháp này có quá cổ sơ không?” Có thể
một số độc giả nào đó sẽ
nghĩ vậy. Nhưng đừng vội kết
luận: vấn đề là ở chỗ trong
những điều kiện của vùng đầm
lầy phương bắc, các nhà địa
chất đi t́m quặng quả là rất khó khăn
và phí tổn cho việc này không phải rẻ.
C̣n những “người bạn bốn chân”
th́ có khả năng đi lại cao hơn, có
thể xâm nhập vào những nơi mà con người
không thể tới được. Bán kính
hoạt động của loại “khí cụ
sống” này lớn gấp hàng chục lần so
với các khí cụ vật lư thường
được sử dụng để t́m
kiếm khoáng sản. Chó c̣n có một ưu điểm
nữa là chúng rất thính nhạy: để
“kiểm tra” hàng chục ḥm chứa mẫu
quặng, chó chỉ cần vài giây là xong, trong
đó th́ nhà địa chất thực thụ
phải mất đến hàng giờ.
Các chuyên gia Canađa đă học hỏi kinh
nghiệm của các nhà khoa học Liên Xô về
việc sử dụng chó trong công việc thăm
ḍ địa chất. Tại sở cảnh sát
Vancuvơ, người ta đă tuyển chọn ba
con chó becgie Đức, huấn luyện cho chúng
nghề mới rồi cử đi “công cán”
dài hạn để t́m kiếm các mỏ khoáng
sản. Dưới sự chỉ đạo
của các nhà địa chất giàu kinh
nghiệm, chỉ sau một mùa thực địa,
đàn chó đă phát hiện được
một số thân quặng đồng và niken có
triển vọng khai thác.
Trong số các nước tư bản, Canađa
giữ vai tṛ chủ yếu trong việc khai thác
quặng niken. Một trong những mỏ niken
chủ yếu của Canađa nằm ở
gần hồ Ontario. Tại xí nghiệp mỏ
niken ở đây đă tiến hành một
cuộc nổ ḿn công nghiệp rất lớn.
Việc chuẩn bị cho cuộc nổ ḿn này
đă kéo dài hơn một năm. Trong đá
cứng, người ta đă khoan 17 ngàn lỗ
ḿn, chiều dài tổng cổng của chúng lên
đến vài chục kilomet. Lượng thuốc
nổ khổng lồ nhét vào số lỗ ḿn này
phải chở bằng một chuyến xe lửa
gồm ba mươi toa! “Vụ nổ Mamut” (người
Canađa đă gọi như vậy) đă tung
lên không trung một triệu rưỡi tấn
đá cứng và ba triệu rưỡi tấn
quặng niken. Rất gần đây, cách hồ
Manitoba của Canađa không xa đă phát hiện
được những thân quặng niken rất
lớn. Đạt được kết quả
này là nhờ các khí cụ quan trắc trái đất
đặt trên một vệ tinh nhân tạo
của trái đất.
Cuối năm 1969, trên thị trường
chứng khoán London đă nổi lên một sự
ồn ào huyên náo chưa từng thấy: thời
giá các cổ phần do công ty cổ phần
“Poseidon” phát hành khi th́ tăng vọt, khi th́
tụt xuống rất nhanh theo sau những tin
tức từ châu Úc (Australia) xa xôi đưa
tới. Công ty “Poseidon” đă được
thành lập ngay sau khi người ta phát hiện
thấy niken trong cát ven bờ lục địa
châu Úc. Lập tức ở London, kết quả
các cuộc t́m kiếm tiếp tục của các
nhà địa chất đă được loan
báo ngay. Lúc đầu đă xuất hiện
những tin nói rằng, hàm lượng niken
rất cao, nên thời giá các cổ phần
liền tăng vọt lên. Sau đó lại có tin
đă xảy ra một sự nhầm lẫm do
đặt sai dấu phẩy nên hàm lượng
niken đă thông báo cao gấp mười lần,
thế là chỉ vài phút sau, mọi người
xô nhau bán đổ bán tháo các phiếu cổ
phần của “Poseidon”, gần như là cho
không. Rồi lại một tin mới nữa
từ băng điện báo viễn thông
đưa đến nói rằng, các số
liệu ban đầu về hàm lượng niken
cao là đúng, do vậy giá cổ phần lại
một lần nữa tăng lên đến
tột đỉnh. Hẳn là có một kẻ nào
đó đă kiếm chác được không ít
trong vụ này, c̣n trung tâm của vụ huyên náo
về niken th́ bây giờ đă di chuyển
trực tiếp sang Australia, nơi mà việc khai
thác các mỏ giàu niken nhất đă được
triển khai.
Khác hẳn trái đất, nơi mà chỉ
gặp niken cùng với các nguyên tố khác, trên
nhiều thiên thể lại có niken nguyên chất.
Niken vũ trụ đă rơi xuống hành tinh
chúng ta với số lượng khá lớn. Theo
ước tính của các nhà bác học, mỗi năm,
cứ một kilômet vuông trên đại dương
có đến 250 gam niken rơi xuống ở
dạng thiên thạch. Tưởng chừng như
vậy cũng không nhiều nhặn ǵ. Nhưng
chính đại dương đă “cao tuổi”,
lại có diện tích rất lớn, nên lượng
niken tích lũy được cũng rất
lớn. Những số liệu mới nhất do
các vệ tinh nhân tạo thu thập được
đă cho biết rằng, khí quyển trái đất
hàng năm thu hút hơn một triệu tấn
bụi vũ trụ (ngoài ra, trong thời gian
xảy ra các trận “mưa rào” thiên thạch,
“lớp bụi” này tăng lên hàng trăm
lần), mà như chúng ta đều biết, hàm lượng
niken trong bụi đó rất cao.
Có những dự án rất lư thú nhằm bổ
sung trữ lượng niken của trái đất
nhằm lấy ở các thiên thể. Trong không
gian giữa các hành tinh, có hàng chục ngàn cái
gọi là các tiểu hành tinh (asteroid) đang
“dạo chơi”, mà chủ yếu chúng gồm
có sắt và niken. Quỹ đạo quay của
một số tiểu hành tinh không cách xa quỹ
đạo của trái đất nhiều lắm,
và đôi khi chúng ở khá gần hành tinh của
chúng ta. Theo ư kiến của nhiều nhà bác
học th́ trên lư thuyết, có thể sử
dụng kỹ thuật tên lửa để
đưa một tiểu hành tinh đến
một quỹ đạo gần trái đất,
c̣n sau đó sẽ triển khai việc khai thác
quặng sắt và niken trên đó. Có một
dự án trù tính đưa một thiết bị
tự động đặc biệt lên tiểu
hành tinh, sau đó nhờ các ḷ chạy bằng năng
lượng mặt trời, chúng sẽ nấu
chảy vật chất của tiểu hành tinh
rồi đúc thành những “thỏi” có
khối lượng hàng triệu tấn. Các tên
lửa sẽ đưa các thỏi này lên một
quỹ đạo gần trái đất, đến
đây chỉ c̣n việc cho kim loại đáp
xuống bề mặt của trái đất
một cách an toàn. Nhưng đáp xuống
bằng cách nào? Chẳng hạn, người ta
dự định nấu chảy kim loại trên
quỹ đạo rồi bơm chất khí vào
đó để tạo thành các khối kim
loại bọt, sau đó sẽ cho chúng hạ
xuống đại dương; ở đây,
chúng sẽ nổi trên mặt nước để
chờ các tàu vận tải đưa đến
các nhà máy luyện kim ở ven bờ biển. Theo
ước tính của các chuyên gia th́ với
mức tiêu thụ niken như hiện nay, mỗi
kilomet khối vật chất của tiểu hành
tinh sẽ bảo đảm cung cấp kim loại
này cho trái đất trong khoảng 1250 năm.
Liệu những dự án táo bạo nói trên có
thể trở thành sự thật được
hay không? Phải chăng mới gần đây
thôi, chỉ xem như một chuyến bay đầy
mạo hiểm trong chuyện viễn tưởng
mà ngay cả nhiều nhà bác học cũng đă
không thể h́nh dung nổi cuộc du hành của
con người vào khoảng không gian xa thẳm
trong vũ trụ đấy ư?
...Câu chuyện của chúng ta về niken - kim
loại mang cái tên để ghi nhớ vị
thần núi độc ác, đă đến
chỗ kết thúc. Có thể đến một
lúc nào đó, lẽ công bằng sẽ thắng,
và người ta sẽ gọi niken là “nhà pháp
thuật tốt bụng”. Nhưng dẫu nó mang
tên ǵ th́ điều đó có quan trọng
lắm không? Điều chủ yếu là nó mang
lại những lợi ích to lớn cho con người.
|
|