Black Panther: Kas ir tuvākais reālā pasaules materiāls Vibranium?

Vibranijs ir dažas nopietnas noderīgas lietas. Fiktīva rūda no Marvela komiksiem, kas nāk no Āfrikas tautas Wakanda, izmantojot meteorītu, Vibranium, ko izmanto kapteiņa Amerikāņu vairogā, daggers un, protams, Panther Habit, kas ir Black Panther uzvalka odere.

Tas nav mūsu pasaulē, bet mēs vēlējāmies zināt, kādi materiāli ir darīt mums var būt visas vai dažas no Vibranium īpašībām. Tātad, protams, mēs nonācām pie profesora Džeimss Kakalios, autors Superherotu fizika, lai palīdzētu mums.

“Tam ir visas vibrācijas absorbcijas īpašums,” saka Kakalios. "Tātad, ja jūs to sitīsiet, tā absorbē enerģiju un, iespējams, kaut ko dara ar to."

Kakalios norāda uz vienu ļoti svarīgu lietu, kas mums jāatceras šīs diskusijas nolūkos, un tas ir enerģijas saglabāšanas likums: enerģiju nevar izveidot vai iznīcināt.

Paturot to prātā, mēs pārbaudīsim Vibrani lielā mērā Capa vairoga kontekstā, kas faktiski ir tērauda vibranu sakausējums. Tērauds padara vairogu stingru un stingru - lielisku, lai stāvētu līdz smagiem triecieniem un nodarītu kaitējumu, bet Vibranijs saglabā spēku no minētajiem smagajiem triecieniem pāriet uz Cap. Materiāli strādā tandēmā, ļaujot Captain America aizsargāt sevi ar vairogu un izmantot to kā ieroci.

Vibranium galvenais elements ir veids, kā tas absorbē vibrāciju. Zinot to, ko mēs darām par enerģijas saglabāšanas likumu, ka vibrācijas enerģijai ir jāiet kaut kur. Tātad tas notiks ar to?

Kakalios norāda uz konkrētu ainu Atriebēji Thor āmurs, Mjolnir, skar Cap's vairogu un rada gaišu gaismas zibspuldzi. Kāpēc tas ir nozīmīgs?

Jo tā runā par iespēju pārveidot enerģiju no vibrācijas uz gaismu.

"Ja kaut kādā veidā mēs varam pārvērst visu atomu satricinājumu, atomu vibrāciju, šie spiediena viļņi, kas tiek izlaisti enerģijas sprādziena dēļ, ko vairogs absorbēja, un pārveido to gaismā par enerģijas fotoniem," saka Kakalios, “kas joprojām atbilstu enerģijas saglabāšanas noteikumiem un tas būtu efektīvs veids, kā absorbēt vibrācijas, veidojot īstu veidu vibraniju.”

Tas mūs ved uz mūsu lielo jautājumu šajā sarunā: Vai tas ir iespējams?

Pilnīgi. Šo parādību sauc par „sonoluminescenci”, un tas ir ļoti reāls. Zemāk redzamais klips parāda sonoluminescenci, nododot skaņas viļņus šķidruma tvertnē burbulī, izraisot burbuļa izplešanos un pēc tam sabrukumu. Kad tas sabrūk, tvaika molekulas burbulīši skriežas kopā un izdala siltumu, un - jūs uzminējāt - gaismu. Spilgta, zila gaisma.

Mēs nevaram tieši to izmantot vairogā, bet teorija ir skaņa (burtiski) un tā ir diezgan pārsteidzoša. Kur tas mūs atstāj materiālu?

Lai ilustrētu kaut ko līdzīgu Vibranijai, Kakalios runā par boulinga bumbas izmešanu no loga. Ja jūs nolaidīsiet boulinga bumbu uz ietves, jūs saņemsiet plaisu. Ja jūs nometat to uz smiltīm, jums ir krāteris. Kāpēc?

“Tā kā smiltis, kas sastāv no šiem graudiem, kas ir brīvi pārvietojami, krītošās boulinga bumbiņas enerģija ātri izplatās daudzos, daudzos smilšu graudos,” saka Kakalios. “Fakts, ka smiltīm ir šīs daudzās dažādās brīvības pakāpes un tas var viegli izkliedēt enerģiju, padara to par ļoti labu amortizatoru.”

Tātad tas nozīmē, ka mums vajadzētu būt no … smiltīm izgatavotiem vairogiem?

Ne gluži. Bet tas dod mums priekšstatu par īpašībām, kas mums ir vajadzīgas materiāla atomu vai daļiņu struktūrās, lai tas būtu dzīvotspējīgs aizstājējs.

Kevlar ir acīmredzams sākumpunkts. Izgatavots no garās ķēdes organiskajām molekulām, Kevlar, iespējams, ir visnozīmīgākais tās pielietošanai lodes necaurlaidīgās vestēs.

"Tas notiek, ka šīs garās ķēdes molekulas, pateicoties to ķīmijas unikālajiem aspektiem, bloķējas savā vietā, veidojot ļoti stingras struktūras," saka Kakalios.

Kakalios skaidro ar tādiem metāliem kā svins un tērauds.

„Tērauds, svins, tādām lietām ir zināma pretestība pret lodi, jo iesaistītie atomi ir ļoti lieli un smagie, un tāpēc, lai tos pārvietotu, ir daudz enerģijas,” saka Kakalios. “Kevlars izmanto vieglāku atomu, bet, pateicoties kādai unikālai ķīmijai un tā, kā viņi visi slēdz kopā ļoti stingrā struktūrā, ir ļoti grūti lauzt šīs saites un panākt, lai atomi iziet no ceļa.”

Pat spēcīgāks par Kevlaru ir grafēns, kas sastāv no saistītiem oglekļa atomiem. Grafēns ir ļoti plāns un spējīgs būt izturīgs pret lodēm nekā tērauds. Tas ir reāls, un tas ir arī daļa no komiksu grāmatām.

Pagājušajā gadā Kakalios rakstīja rakstu WIRED sauc Burvju necaurlaidīgais materiāls, kas radīja dzelzs cilvēku, atdod dzelzi. Šis materiāls? Grafēns, protams.

Lai gan mēs vēl neesam tieši izgatavojuši lielas grafēna loksnes Vibranam līdzīgiem mērķiem, tas varbūt ir vistuvāk lieta, kas mums ir īsta Vibranium.

„Tā kā visas obligācijas ir ļoti spēcīgas grafēna plaknē… tāpēc ir ļoti grūti tos lauzt,” saka Kakalios.

Otrs standout elements? Skaņas ātrums grafēnā ir ļoti ātrs salīdzinājumā ar citiem materiāliem.

"Tātad tas nozīmē, ka tad, kad jūs nonākat ar kādu kinētisko enerģiju no dažām triecienizturīgām šāviņām," saka Kakalios, "ka enerģija iegūst oglekļa atomus, bet tāpēc, ka skaņas ātrums ir tik straujš, vibrācijas enerģija izpaužas ļoti strauji pāri grafēna plakne un enerģija kļūst atšķaidīta, un tāpēc tai nav iespēju sēdēt un lauzt ķīmiskās saites, kas kopā satur oglekļa atomus, un, ja tā nespēj lauzt obligācijas, tad aizzīme nenonāk cauri materiāls. ”

Ko tas nozīmē mūsu IRL Captain America Shield? Ir grūti pateikt, bet grafēns piedāvā dažas interesantas iespējas. Līdzīgi kā mašīnas detaļas un urbji ir pārklāti ar dimantiem, Kakalios saprot, ka grafēna pārklājums var izrādīties potenciāli nozīmīgs grumbu.

"Es negribētu paredzēt, ka viss, kas jums bija nepieciešams, bija tērauda vairoga pārklāšana ar grafēnu, un jums ir Cap kaps," saka Kakalios, "bet tas būtu viens no ceļiem, kas būtu vērts vērot."

Neatstāsimies tur, lai gan - grafēns, iespējams, ir labākais materiāls, kas mums ir reāls pasaules ekvivalents Vibranium… tagad. Bet ir cilvēki, kas strādā pie nanokompozītu konstrukcijām un izstrādā materiālus, kas izmanto nanodaļiņas, kas darbojas kā smiltis no boulinga bumbu izspiestā parauga.

„Tas, ko cilvēki dara, rada tādas struktūras, kurās ir citas mazas nanodaļiņas, un, kad enerģija nāk no kāda veida sprādziena vai kāda veida sadursmes, enerģija izdalās pa nanodaļiņām,” saka Kakalios. „Viņi var izplatīt enerģiju daudzos daudzos atomos tā, lai nevienam atomam nebūtu jāuzņemas šis slogs, un tāpēc jūs nekrītat nekādas ķīmiskajām saitēm vai radīt nekādas plaisas.”

Šādu materiālu iespējamie pielietojumi? Piemēram, labāks bruņas. Izklausās tā, kā tas ir tieši no komiksu grāmatām, vai ne?

“Tas absorbē bumbu enerģiju un ātri to izplata. Tā nemaina enerģiju gaismas fotonos, bet tā izplata to vairākās brīvības pakāpēs, lai neviens atoms nesaskartos ar katastrofālu pārtraukumu. ”

Lai gan mēs vēl neesam pilnīgi SSR jautājuma stadijā, Vibranium shields tikai vēl, materiāli, piemēram, nanokompozītu tehnoloģiju, kevlar un graphene, dod mums dažas īpašības, ko mēs redzam Vibranium bez ārzemju meteorītu palīdzības. Protams, Vibranium izdomāts, bet daži no tā īpašumiem var atrodami reālajā pasaulē, un tas ir diezgan neticami.

Šis raksts sākotnēji tika publicēts 2016. gada 20. maijā, un tas ir atjaunināts ar jaunu informāciju.