Các loại thép niken và hợp kim niken bền nhiệt đóng vai trò quan trọng trong ngành chế tạo máy bay và kĩ thuật vũ trụ. Khi có người đề nghị tiết lộ vài “bí quyết” của mình, một nhà kim loại học từng phát kiến được khác nhiều loại hợp kim tuyệt diệu chịu nhiệt độ cao đã 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 đã 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 đã 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 đã thực hiện vai trò 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 đã khẳng định được vị trí vững chắc của mình.

Gần đây, Liên Xô đã 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 kilômét 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 đã chế tạo được một loại vật liệu phối trí mang tên rất đẹp là “hợp kim kim cương”: Nền của hợp kim chịu mài mòn 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 thì có tuổi thọ cao hơn khoảng sáu lần so với các chi tiết bình 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 phòng thí nghiệm ở Mỹ hồi đầu những năm 60, nhưng không bộc lộ ngay những tài năng của mình. Khá nhẹ, bền và dẻo, chịu được sự ăn mòn nên nó được coi là một hợp kim không xoàng và chỉ có thế thôi. Song những người chế tạo ra nó đã tiếp tục các cuộc thực nghiệm về nó và bỗng nhiên hợp kim này đã thể hiện một năng lực có một không hai là “nhớ” được quá khứ của mình. Điều đó đã diễn ra trong một lần thí nghiệm. Sau một sự xử lí 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 kì 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 đã được làm đi làm lại nhiều lần và người ta đã tạo cho hợp kim này những hình 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 mình. Chẳng hạn, người ta đã uốn sợi dây thành chữ “nitinon,” sau đó nung nóng rồi làm nguội và đã làm cho biến dạng đến mức không còn nhận ra hình thù ban đầu nữa, nhưng chỉ cần cho một xung điện mạnh chạy qua mớ dây rối này để đốt nóng nó tức thời, thì chữ “nitinon” lại hiện ra trước mắt các nhà bác học.

Các nhà thiết kế đã tìm 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” hình dáng chiếc đinh tán thông thường, sau đó, biến một đầu cần tán của nó thành một que tròn và cắm vào lỗ tán ở nhiệt độ thấp. Bấy giờ chỉ cần nung hơi nóng đầu đinh tán, tức thì nó liền “nhớ lại” là đã từng được làm phồng lên ở cả đầu kia. Cái đinh tán như vậy sẽ siết chặt các chi tiết lại.

Một hãng ở Mỹ có liên quan với các công trình nghiên cứu vũ trụ đã 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 thì anten liền trở lại hình dáng cần thiết. Người ta cũng đề nghị ứng dụng nguyên lí này để chế tạo kính thiên văn vô tuyến với anten có đường kính hơn một kilômét.

Trong tiểu thuyết “Những chiếc bánh xe” của nhà văn Mỹ Actua Hâyli (Arthur Hailey), một trong những người lãnh đạo hãng ô tô lớn đã tâm sự về những ý nghĩ của mình: “Cái mới sẽ nhất định sẽ tự mở đường cho mình. 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. Hãy lấy các kim loại làm ví dụ… Người ta đang nghiên cứu để tạo một thứ kim loại có khả năng “nhớ” được hình dạng ban đầu của mình. Chẳng hạn, nếu bạn uốn một cái chắn bùn hoặc một cách cửa thì chỉ cần gia công chi tiết này ở nhiệt độ cao, còn kim loại sẽ tự khôi phục lại hình dáng trước đây của mình.” 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 phòng 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 hình lò xo và một quả cân nho treo vào nó. Khi cho dòng điện đi qua sợi dây, lò xo này bị đốt nóng, quả cân liền bò lên phía trên. Khi ngắt dòng điện, lò xo nguội đi và quả cân lại từ từ tụt xuống.

Các nhà bác học còn 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 vãng của mình.

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) đã thực hiện ý định sử dụng kim loại này để mạ các đồ vật. Nhưng ông không đạt được mục đích, vì lúc bấy giờ, niken còn chứa những tạp chất lạ, làm cản trở việc tạo thành lớp mạ bằng phương pháp điện phân. Từ đó về sau, kĩ thuật mạ điện đã 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 mòn.

Lớp mạ bằng niken thậm chí còn giúp ích trong việc chống… bọn làm tiền giả. Ở Pháp đang lưu hành một đồng năm 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 may sao không có từ tính. Bây giờ thì người chủ của các máy bán hàng tự động có thể yên tâm: Đồng năm 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 đã chú ý đến những khả năng xúc tác của niken. Ngay từ những năm 90 của thế kỉ trước, các nhà hóa học Pháp là Xabatio (Paul Sabatier) và Xenđeren (Saint Derain) đã say mê vấn đề điều chế cái gọi là “mỡ đông cứng” từ các loại dầu thực vật lỏng. Họ đã xác định được rằng, muốn làm được điều đó thì cần phải liên kết thêm một lượng hiđro nhất định vào phân tử dầu thực vật. Nhưng rủi thay: Các nhà bác học thì cứ việc xác định còn việc liên kết thì 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 thì mới đạt được mục đích. Chất béo đông cứng điều chế bằng cách đó đã 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 kỉ XIX đã xảy ra một sự kiện nữa mà nhờ đó một loạt các hợp chất hóa học mới đã 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) đã thu được chất này một cách ngẫu nhiên khi ông cùng phụ tá của mình nghiên cứu cách khử hết tạp chất cacbon oxit ra khỏi các chất khí. Để làm việc này, ông đã 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 đã trở thành màu trắng. Chú ý đến hiện tượng này, các nhà nghiên cứu lại tiếp tục thí nghiệm và lần nào họ cũng nhìn thấy ngọn lửa màu trắng. Không còn phải nghi ngờ gì nữa, cacbon oxit đã tương tác với niken. Nhưng kết quả là sẽ thu được chất gì? Nhờ hỗn hợp của tuyết với muối nên đã ngưng tụ được những giọt chất lỏng nặng, không màu mà người ta gọi là niken cacbonyl.

Mong là người đầu tiên có ý 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 còn được sự dụng rộng rãi 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 ý 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 chì về sức điện động, nhưng lại nhẹ hơn, có tuổi thọ cao hơn và sử dụng đơn giản hơn.

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 đã 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 bình 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. Còn 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 trình rất phức tạp gồm nhiều giai đoạn. Chính vì 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 ý định mạ niken cho hành tinh của chúng ta, thì liệu trữ lượng niken trong vỏ trái đất có đủ để làm việc đó hay không? Qua tính toán thì thấy rằng, không những đủ mà còn đủ cho hàng chục ngàn (!) “quả cầu” như thế. Còn vỏ trái đất chỉ là một lớp mỏng bên ngoài thôi, dưới vỏ đó còn có nhiều lớp chặt hơn nhiều, mà ở đây, theo ý kiến của các nhà bác học, hàm lượng niken còn cao hơn nhiều.

Các nhà địa chất chuyên nghề tìm 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 đã cùng với cán bộ viện khoáng vật học thu được nhiều kết quả trong các cuộc thực nghiệm về việc huấn luyện nghề tìm 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) đã đánh hơi thấy quặng của nhiều kim loại, trong đó có niken, nằm ở độ sâu vài mét.

“Đối với thế kỉ 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 tìm quặng quả là rất khó khăn và phí tổn cho việc này không phải rẻ. Còn những “người bạn bốn chân” thì 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 lí thường được sử dụng để tìm kiếm khoáng sản. Chó còn có một ưu điểm nữa là chúng rất thính nhạy: để “kiểm tra” hàng chục hòm chứa mẫu quặng, chó chỉ cần vài giây là xong, trong đó thì nhà địa chất thực thụ phải mất đến hàng giờ.

Các chuyên gia Canada đã học hỏi kinh nghiệm của các nhà khoa học Liên Xô về việc sử dụng chó trong công việc thăm dò địa chất. Tại sở cảnh sát Vancuvơ, người ta đã tuyển chọn ba con chó becgie Đức, huấn luyện cho chúng nghề mới rồi cử đi “công cán” dài hạn để tìm 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 đã phát hiện được một số thân quặng đồng và niken có triển vọng khai thác.

Trong số các nước tư bản, Canada giữ vai trò chủ yếu trong việc khai thác quặng niken. Một trong những mỏ niken chủ yếu của Canada nằm ở gần hồ Ontario. Tại xí nghiệp mỏ niken ở đây đã tiến hành một cuộc nổ mìn công nghiệp rất lớn. Việc chuẩn bị cho cuộc nổ mìn này đã kéo dài hơn một năm. Trong đá cứng, người ta đã khoan mười bảy nghìn lỗ mìn, chiều dài tổng cổng của chúng lên đến vài chục kilômét. Lượng thuốc nổ khổng lồ nhét vào số lỗ mìn này phải chở bằng một chuyến xe lửa gồm ba mươi toa! “Vụ nổ Mamut” (người Canada đã gọi như vậy) đã tung lên không trung một triệu rưỡi tấn đá cứng và ba triệu rưỡi tấn quặng niken. Rất gần đây, cách hồ Manitoba của Canada không xa đã 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 đã 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 thì tăng vọt, khi thì tụt xuống rất nhanh theo sau những tin tức từ châu Úc (Australia) xa xôi đưa tới. Công ty “Poseidon” đã 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 tìm kiếm tiếp tục của các nhà địa chất đã được loan báo ngay. Lúc đầu đã 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 đã xảy ra một sự nhầm lẫm do đặt sai dấu phẩy nên hàm lượng niken đã 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 đã kiếm chác được không ít trong vụ này, còn trung tâm của vụ huyên náo về niken thì bây giờ đã di chuyển trực tiếp sang Australia, nơi mà việc khai thác các mỏ giàu niken nhất đã 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 đã rơi xuống hành tinh chúng ta với số lượng khá lớn. Theo ước tính của các nhà bác học, mỗi năm, cứ một kilômét vuông trên đại dương có đến 250 gam niken rơi xuống ở dạng thiên thạch. Tưởng chừng như vậy cũng không nhiều nhặn gì. Nhưng chính đại dương đã “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 đã 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 lí 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 ý kiến của nhiều nhà bác học thì trên lí thuyết, có thể sử dụng kĩ thuật tên lửa để đưa một tiểu hành tinh đến một quỹ đạo gần trái đất, còn 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 lò 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 còn 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 thì với mức tiêu thụ niken như hiện nay, mỗi kilômét 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 đã không thể hình 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, đã 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 gì thì điều đó có quan trọng lắm không? Điều chủ yếu là nó mang lại những lợi ích to lớn cho con người.