Čierny Panther: Čo je najznámejším materiálom Vibranium v ​​reálnom svete?

Vibranium je niekoľko veľmi užitočných vecí. Fiktívna ruda z komiksov Marvel, ktorá pochádza z afrického národa Wakanda prostredníctvom meteoritu, Vibranium sa používa v Captain America's Shield, dýkach a samozrejme Panther Habit, ktorý je obložením obleku Black Panther.

V našom svete neexistuje, ale chceli sme vedieť, ktoré materiály robiť existujú v našom svete môžu mať všetky alebo niektoré z vlastností Vibranium. Takže, samozrejme, sme sa dostali k profesorovi Jamesovi Kakaliosovi, autorovi Fyzika superhrdinov, aby sme nám pomohli.

„Má schopnosť absorbovať všetky vibrácie,“ hovorí Kakalios. "Takže ak ho udrieš, absorbuje energiu a pravdepodobne s ňou niečo robí."

Kakalios poukazuje na jednu veľmi dôležitú vec, ktorú musíme pamätať na účely tejto diskusie, a to je zákon o ochrane energie: energia sa nedá vytvoriť ani zničiť.

S týmto vedomím budeme skúmať Vibranium do značnej miery v kontexte Capovho štítu, ktorý je vlastne zliatina z ocele-Vibranium. Oceľ robí štít pevným a pevným - skvelým na to, aby sa postavil na ťažké rany a spôsobil škody pri hádzaní - ale Vibranium udržiava silu z uvedených ťažkých úderov v prechode na Cap. Materiály pracujú v tandeme, čo umožňuje Captain America chrániť sa štítom a používať ho ako zbraň.

Kľúčovým prvkom Vibranium je spôsob, akým absorbuje vibrácie. Vedieť, čo robíme o zákone zachovania energie, že vibračná energia musí ísť niekde. Tak by sa to stalo?

Kakalios poukazuje na konkrétnu scénu v Pomstitelia v ktorom Thorov kladivo, Mjolnir, zasiahne Capov štít a vyústi do jasného záblesku svetla. Prečo je to dôležité?

Pretože hovorí o možnosti premeny energie z vibrácií na svetlo.

"Ak by sme nejako mohli zmeniť všetky chvenie atómov, vibrácie atómov, tieto tlakové vlny, ktoré sú zapríčinené energetickým výbuchom, ktorý štít absorboval, a premeniť ho na svetlo, do fotónov energie," t hovorí Kakalios, „že by to stále spĺňalo pravidlá zachovania energie a bolo by to účinný spôsob, ako absorbovať vibrácie, robiť skutočný typ vibrácie.“

To nás vedie k našej veľkej otázke v tomto rozhovore: Je to možné?

Naprosto. Tento jav sa nazýva „sonoluminiscencia“ a je veľmi reálny. Spona nižšie demonštruje sonoluminiscenciu prechodom zvukových vĺn cez bublinu v nádobe s kvapalinou, čo spôsobuje, že sa bublina expanduje a následne sa zrúti. Keď sa zrúti, molekuly pary v bubline sa spolu spúšťajú a vydávajú teplo a - uhádli ste to - svetlo. Svetlé, modré svetlo.

Nemôžeme to presne použiť na štít, ale teória je ozajstná (doslova) a je to sakramentsky úžasné. Kde nás zanechávajú materiály?

Na ilustráciu správania niečoho ako Vibranium, Kakalios hovorí o upustení bowlingovej gule z okna. Ak hodíte bowlingovú guľu na chodník, dostanete crack. Ak ho však necháte na piesku, dostanete kráter. Prečo?

„Pretože piesok, ktorý sa skladá z týchto zŕn, ktoré sa môžu voľne pohybovať, energia padajúcej bowlingovej gule sa rýchlo rozprestiera na mnohých, mnohých zrnách piesku,“ hovorí Kakalios. "Skutočnosť, že piesok má tieto rôzne stupne voľnosti a môže šíriť energiu von, z neho robí veľmi dobrý tlmič nárazov."

Znamená to, že by sme mali mať štíty z piesku?

Nie práve. Ale dáva nám predstavu o vlastnostiach, ktoré by sme mali vidieť v atómových alebo časticových štruktúrach materiálu, aby sme z neho urobili životaschopnú náhradu.

Kevlar je zrejmým východiskovým bodom. Vyrobené z organických molekúl s dlhým reťazcom, Kevlar je možno najpozoruhodnejší pre použitie v nepriestrelných vestách.

„To, čo sa deje, je, že tieto molekuly s dlhým reťazcom, vďaka svojim jedinečným aspektom ich chémie, sú na mieste, aby vytvorili veľmi pevné štruktúry,“ hovorí Kakalios.

Kakalios vysvetľuje kovy ako olovo a oceľ.

„Oceľ, olovo, také veci, ktoré majú určitú odolnosť voči guľke, pretože príslušné atómy sú veľmi veľké a ťažké, a preto na ich presun vyžaduje veľa energie,“ hovorí Kakalios. „Kevlar používa atóm ľahšej váhy, ale kvôli nejakej jedinečnej chémii a spôsobu, akým sa všetci spolu spoja vo veľmi pevnej štruktúre, je veľmi ťažké tieto väzby rozbiť a dostať atómy na cestu.“ T

Ešte silnejší ako Kevlar je grafén, ktorý sa skladá z viazaných atómov uhlíka. Super tenký a schopný byť viac nepriestrelný ako oceľ pri vrstvení, graphene je mocný materiál. Je to reálne a je to aj súčasť komiksu.

Minulý rok Kakalios napísal článok WIRED volal Magic Bulletproof materiál, ktorý robil Iron Man vzdať železa, Ten materiál? Grafén, samozrejme.

Hoci ešte nie sme presne robiť veľké hárky grafénu na účely podobné Vibraniu, je to asi najbližšia vec, ktorú máme k skutočnému Vibraniu.

"Pretože všetky putá sú super silné v rovine graphene … takže je veľmi ťažké ich rozbiť," hovorí Kakalios.

Ďalší dôležitý prvok? Rýchlosť zvuku v graféne je v porovnaní s inými materiálmi super rýchla.

„To znamená, že keď prídete s nejakou kinetickou energiou z nejakého dopadajúceho projektilu,“ hovorí Kakalios, „že energia dostane vibračné atómy uhlíka, ale pretože rýchlosť zvuku je taká rýchla, energia vibrácií sa veľmi rýchlo šíri cez rovina grafénu a energia sa potom rozriedi a tak nemá šancu sedieť a rozbiť chemické väzby, ktoré držia atómy uhlíka spolu, a ak nedokáže narušiť väzby, potom sa guľka nedostane cez materiál."

Čo to znamená pre náš štít IRL Captain America? Ťažko povedať, ale graphene predstavuje niekoľko zaujímavých možností. Rovnako ako strojové súčiastky a vrtáky sú potiahnuté diamantom, Kakalios sa domnieva, že grafénový povlak môže vykazovať potenciálne výrazné vrásky.

"Nechcel by som predpovedať, že všetko, čo potrebujete urobiť, bolo natiahnuť oceľový štít s grafénom a máte štít Cap," hovorí Kakalios, "ale bolo by to jedna cesta, ktorá by stála za to."

Nezastavujme sa tu - grafen je pravdepodobne najlepší materiál, ktorý máme pre realistický svet Vibranium … zatiaľ. Existujú však ľudia, ktorí pracujú na nanokompozitných štruktúrach a vyvíjajú materiály, ktoré využívajú nanočastice, ktoré pôsobia ako piesok z príkladu bowlingu, ktorý spadol z okna.

„Čo robia ľudia, je vytváranie štruktúr, ktoré majú v sebe iné malé nanočastice, a keď energia príde z nejakého výbuchu alebo nejakého druhu kolízie, energia sa rozloží na nanočastice,“ hovorí Kakalios. "Môžu rozložiť energiu na mnoho mnohých atómov, aby nikto atóm nemusel niesť všetko toto bremeno, a tak nezničili žiadne chemické väzby ani nevytvorili žiadne trhliny."

Možné aplikácie materiálov, ako sú tieto? Napríklad lepšie brnenie. Znie to ako keby to bolo priamo z komiksov, nie?

„Absorbuje energiu lopty a rýchlo ju šíri. Nepremení energiu na fotóny svetla, ale rozprestiera ju z obrovských stupňov voľnosti, aby nikto atóm nestratil katastrofickú prestávku. “

Aj keď nie sme úplne v štádiu SSR-vydávania štítov Vibranium, materiály ako vývoj nanokompozitné technológie, kevlar a graphene nám poskytujú niektoré vlastnosti, ktoré vidíme vo Vibranium bez pomoci mimozemských meteoritov. Iste, Vibranium je fiktívne, ale niektoré z jeho vlastností môcť nájsť v reálnom svete, a to je neuveriteľné.

Tento článok bol pôvodne publikovaný 20. mája 2016 a bol aktualizovaný o nové informácie.