Black Panther: Kas yra artimiausia realaus pasaulio medžiaga Vibraniui?

Vibranas yra rimtai naudingas dalykas. Iš Marvelo komiksų išgalvotas rūdas, kilęs iš Afrikos tautos Wakandos meteorito, „Vibranium“, naudojamas „Captain America's Shield“, daggers ir, žinoma, „Panther Habit“, kuris yra „Black Panther“ kostiumo pamušalas.

Tai neegzistuoja mūsų pasaulyje, bet norėjome žinoti, kokios medžiagos daryti egzistuoja mūsų pasaulyje gali turėti visas ar kai kurias „Vibranium“ savybes. Taigi, žinoma, pasiekėme profesorių Jamesą Kakaliosą, autorių Superherojų fizika, padėti mums.

„Tai turi visas vibracijos sugerties savybes“, - sako Kakalios. „Taigi, jei ją streikuojate, ji sugeria energiją ir, galbūt, daro kažką su juo.“

Kakalios atkreipia dėmesį į vieną labai svarbų dalyką, kurį turime prisiminti šios diskusijos tikslais, ir tai yra energijos išsaugojimo įstatymas: energija negali būti sukurta ar sunaikinta.

Turint tai omenyje, mes ketiname ištirti Vibraną iš esmės „Cap“ skydo kontekste, kuris iš tikrųjų yra plieno-Vibrano lydinys. Plienas padaro skydą standžią ir standžią - puikiai tinka stovėti iki sunkių smūgių ir sukelia žalą, kai jis buvo išmestas - bet Vibranas išlaiko jėgą iš minėtų sunkių smūgių nuo perkėlimo į Cap. Medžiagos dirba kartu, leidžiančios kapitonui Amerikai apsisaugoti nuo skydo ir naudoti jį kaip ginklą.

Pagrindinis „Vibranium“ elementas yra būdas, kuriuo jis sugeria vibraciją. Žinant, ką darome dėl energijos išsaugojimo įstatymo, ši vibracinė energija turi eiti kažkur. Taip atsitiktų?

Kakalios nurodo konkrečią sceną Keršytojai „Thor“ plaktukas „Mjolnir“ nukreipia „Cap“ skydą ir suteikia šviesią šviesą. Kodėl tai reikšminga?

Nes jis kalba apie galimybę paversti energiją iš vibracijos į šviesą.

„Jei kažkaip galėtume paversti visus atomų drebėjimą, atomų vibraciją, šios slėgio bangos, kurios atsiduria dėl energijos sprogimo, kad skydas sugeria, ir paverčia jį šviesa į energijos fotonus“, sako Kakaliosas, „kuris vis tiek atitiktų energijos išsaugojimo taisykles ir būtų veiksmingas būdas sugerti vibracijas, sukurti tikrą vibraniumo tipą“.

Tai veda mus į mūsų didelį klausimą šiame pokalbyje: ar tai įmanoma?

Visiškai. Šis reiškinys vadinamas „sonoluminescencija“ ir yra labai realus. Žemiau pateiktas klipas parodo sonoluminescenciją, perduodamas garso bangas per burbulą skystame inde, todėl burbulas išsiplėtė ir vėliau žlunga. Kai jis žlunga, burbulo garų molekulės kartu sklinda ir išskiria šilumą, ir - jūs atspėjote - šviesa. Ryški, mėlyna šviesa.

Mes negalime tiksliai to naudoti ant skydo, tačiau teorija yra gera (pažodžiui) ir tai yra gana prakeiktas. Kur tai palieka mums medžiagas?

Norėdamas iliustruoti kažką panašaus į Vibranį, Kakalios kalba apie boulingo kamuolys iš lango. Jei lašinate boulingo kamuoliuką ant šaligatvio, gausite įtrūkimų. Jei nukritote ant smėlio, jūs gaunate kraterį. Kodėl?

„Kadangi smėlis, kurį sudaro laisvi judėti grūdai, krintančio boulingo rutulio energija greitai išsiskleidžia daugelyje smėlio grūdų“, - sako Kakalios. „Tai, kad smėlis turi šiuos skirtingus laisvės laipsnius ir gali lengvai paskleisti energiją, tampa labai geru amortizatoriumi.“

Taigi tai reiškia, kad turėtume turėti … smėlio skydus?

Ne visai. Tačiau tai suteikia mums idėją apie savybes, kurias turėtume matyti medžiagos atominėse ar dalelių struktūrose, kad jis taptų perspektyviu pakaitalu.

Kevlaras yra akivaizdus atspirties taškas. Pagaminta iš ilgos grandinės organinių molekulių, Kevlaras gali būti labiausiai pastebimas dėl to, kad jis naudojamas nešiojamoms liemenėms.

„Tai atsitinka, kad šios ilgos grandinės molekulės, dėl unikalių jų chemijos aspektų, užsifiksuoja, kad susidarytų labai standžios struktūros“, - sako Kakalios.

Kakalios aiškina metalų, pvz., Švino ir plieno, atžvilgiu.

„Plienas, švinas, panašūs dalykai turi tam tikrą atsparumą kulkai, nes susiję atomai yra labai dideli ir sunkūs, todėl juos perkelti reikia daug energijos“, - sako Kakalios. „Kevlaras naudoja lengvesnį atomą, bet dėl ​​tam tikros unikalios chemijos ir taip, kad jie visi kartu užsifiksuoja labai standioje struktūroje, labai sunku nutraukti šias obligacijas ir gauti atomus judėti iš kelio“.

Dar stipresnis nei Kevlaras yra grafenas, sudarytas iš anglies atomų. Stiprus plonas ir galintis būti atsparesnis kulkams nei plienas, kai sluoksniuotas, grafenas yra galingas dalykas. Tai ir tikra, ir tai yra komiksų dalis.

Pernai Kakalios parašė straipsnį WIRED vadinamas „Magic Bulletproof“ medžiaga, padaryta geležies žmogui, atsisakė geležies. Ši medžiaga? Žinoma, grafenas.

Nors kol kas dar tiksliai nesukuriame didelių grafeno lakštų į Vibraną panašiems tikslams, galbūt tai yra artimiausias dalykas, kurį turime iš tikrųjų Vibranium.

„Kadangi visos obligacijos yra labai stiprios grafeno plokštumoje … todėl jas labai sunku laužyti“, - sako Kakalios.

Kitas išskirtinis elementas? Garso greitis grafene yra labai greitas, palyginti su kitomis medžiagomis.

„Taigi tai reiškia, kad kai kurie kinetiniai energijos šaltiniai patenka į kai kurias smūgines akis“, - sako Kakaliosas, „kad energija gauna vibracinius anglies atomus, bet dėl ​​to, kad garso greitis yra toks greitas, vibracijos energija greitai išsiskleidžia grafeno plokštuma ir energija tada praskiedžiasi ir todėl neturi galimybės sėdėti ir nutraukti chemines jungtis, turinčias anglies atomus kartu, ir jei ji negali sulaužyti obligacijų, tada kulka nesiseka per medžiaga. “

Ką tai reiškia mūsų IRL kapitono Amerikoje Shield? Sunku pasakyti, bet grafenas pateikia keletą įdomių galimybių. Panašiai kaip ir mašinų dalys ir gręžimo staklės, dengtos deimantinėmis detalėmis.

„Nenorėčiau nuspėti, kad viskas, ką jums reikėjo, buvo padengti plieno skydą su grafenu, ir jūs turite„ Cap “skydą“, - sako Kakaliosas, „bet tai būtų viena iš vertybių.

Negalime sustoti ten, nors - grafenas tikriausiai yra geriausia medžiaga, kurią mes turime realiame pasaulyje „Vibranium“ ekvivalentui… dabar. Tačiau yra žmonių, dirbančių nanokompozitinėse konstrukcijose ir kuriant medžiagas, kuriose naudojamos nanodalelės, kurios veikia kaip smėlio iš boulingo kamuoliukų nukritusio lango pavyzdys.

„Tai, ką žmonės daro, sukuria struktūras, turinčias kitų mažų nanodalelių, o kai energija ateina iš tam tikro sprogimo ar tam tikro susidūrimo, energija pasiskirsto per nanodaleles“, - sako Kakalios. „Jie gali paskirstyti energiją daugeliui atomų, kad nė vienas atomas neturėtų prisiimti visos šios naštos ir todėl nepažeisite jokių cheminių ryšių ar nesukels jokių įtrūkimų.“

Galimos tokių medžiagų panaudojimo galimybės? Pavyzdžiui, geresnis šarvai. Skamba kaip tiesiog iš komiksų, ar ne?

„Jis sugeria rutulio energiją ir greitai ją išskleidžia. Ji nesukuria energijos į šviesos fotonus, bet ji išskiria pernelyg didelius laisvės laipsnius, kad nė vienas atomas nepatirtų katastrofiškos pertraukos “.

Nors dar ne visai esame SSR leidimo stadijoje, „Vibranium“ skydai, tokios medžiagos kaip nanokompozitinės technologijos, kevlaras ir grafenas, suteikia mums kai kurias savybes, kurias matome Vibranyje be išorinių meteoritų pagalbos. Žinoma, „Vibranium“ išgalvotas, bet kai kurios jo savybės gali rasti realiame pasaulyje, ir tai gana neįtikėtina.

Šis straipsnis iš pradžių buvo paskelbtas 2016 m. Gegužės 20 d. Ir atnaujintas nauja informacija.