Czarna Pantera: Co jest najbliższym materiałem w świecie rzeczywistym dla Wibru?

Wibran to coś bardzo przydatnego. Fikcyjna ruda z komiksów Marvela, pochodząca od afrykańskiego narodu Wakandy w postaci meteorytu, Vibranium użytego w Captain America's Shield, sztyletów i, oczywiście, Panther Habit, który jest podszewką kostiumu Czarnych Panter.

Nie istnieje w naszym świecie, ale chcieliśmy wiedzieć, które materiały robić w naszym świecie mogą istnieć wszystkie lub niektóre właściwości Wibru. Oczywiście skontaktowaliśmy się z profesorem Jamesem Kakaliosem, autorem Fizyka superbohaterów, aby nam pomóc.

„Ma właściwości pochłaniania wszystkich wibracji” - mówi Kakalios. „Jeśli więc go uderzysz, pochłonie on energię i prawdopodobnie coś z tym zrobi”.

Kakalios wskazuje na jedną bardzo ważną rzecz, którą musimy pamiętać na potrzeby tej dyskusji, a mianowicie prawo zachowania energii: energii nie można tworzyć ani niszczyć.

Mając to na uwadze, będziemy badać Vibranium w dużej mierze w kontekście tarczy Capa, która w rzeczywistości jest stopem stalowo-wibranowym. Stal sprawia, że ​​tarcza jest sztywna i sztywna - doskonale nadaje się do stawiania się przy ciężkich ciosach i powodowania obrażeń podczas rzucania - ale Vibranium utrzymuje siłę od wspomnianych ciężkich uderzeń, przenosząc ją na Cap. Materiały działają w tandemie, co pozwala kapitanowi Ameryki chronić się za pomocą tarczy i używać jej jako broni.

Kluczowym elementem Vibranium jest sposób, w jaki pochłania wibracje. Wiedząc, co robimy z prawem zachowania energii, energia wibracyjna musi gdzieś iść. Tak by się stało?

Kakalios wskazuje konkretną scenę w Mściciele w którym młot Thora, Mjolnir, uderza tarczę Capa i powoduje jasny błysk światła. Dlaczego to ma znaczenie?

Ponieważ mówi o możliwości konwersji energii z wibracji na światło.

„Jeśli w jakiś sposób moglibyśmy obrócić całe drżenie atomów, wibracje atomów, te fale ciśnienia, które są wyrzucone z powodu podmuchu energii, który osłona absorbuje, i przekształcić ją w światło, w fotony energii”, mówi Kakalios, „który nadal spełniałby zasady zachowania energii i byłby skutecznym sposobem pochłaniania wibracji, tworzenia prawdziwego rodzaju wibru.”

To prowadzi nas do naszego wielkiego pytania w tej rozmowie: czy to możliwe?

Całkowicie. Zjawisko to nazywa się „sonoluminescencją” i jest bardzo realne. Poniższy klip pokazuje sonoluminescencję poprzez przepuszczanie fal dźwiękowych przez bańkę w pojemniku z cieczą, powodując rozszerzanie się pęcherzyka, a następnie zapadanie się. Kiedy się zapadnie, cząsteczki pary w bańce zbiegają się razem i wydzielają ciepło i - jak się domyślacie - światło. Jasne, niebieskie światło.

Nie możemy dokładnie tego użyć na tarczy, ale teoria jest dźwiękiem (dosłownie) i jest cholernie niesamowita. Gdzie nas zostawiają materiały?

Aby zilustrować zachowanie czegoś takiego jak Vibranium, Kakalios mówi o upuszczeniu kuli do gry z okna. Jeśli upuścisz kulę do gry w kręgle, dostaniesz pęknięcia. Jeśli upuścisz go na piasek, dostaniesz krater. Czemu?

„Ponieważ piasek, składający się z tych ziaren, które mogą się swobodnie poruszać, energia spadającej kuli do kręgli szybko rozprzestrzenia się na wiele, wiele ziaren piasku”, mówi Kakalios. „Fakt, że piasek ma wiele różnych stopni swobody i może rozprowadzać energię z łatwością, czyni go bardzo dobrym amortyzatorem”.

Czy to oznacza, że ​​powinniśmy mieć tarcze wykonane z… piasku?

Nie dokładnie. Ale daje nam wyobrażenie o właściwościach, które musielibyśmy widzieć w strukturach atomowych lub cząsteczkowych materiału, aby uczynić go realną substytutem.

Kevlar jest oczywistym punktem wyjścia. Wykonany z długołańcuchowych cząsteczek organicznych, Kevlar jest prawdopodobnie najbardziej znany ze stosowania w kamizelkach kuloodpornych.

„Dzieje się tak, że te długołańcuchowe cząsteczki, z powodu unikalnych aspektów ich chemii, blokują się, tworząc bardzo sztywne struktury”, mówi Kakalios.

Kakalios wyjaśnia w kategoriach metali, takich jak ołów i stal.

„Stal, ołów, takie rzeczy mają pewną odporność na pocisk, ponieważ zaangażowane atomy są bardzo duże i ciężkie, a zatem ich przemieszczanie wymaga dużo energii” - mówi Kakalios. „Kevlar używa lżejszego atomu, ale ze względu na wyjątkową chemię i sposób, w jaki wszystkie one łączą się w bardzo sztywną strukturę, bardzo trudno jest rozbić te wiązania i zmusić atomy do opuszczenia drogi”.

Jeszcze silniejszy od Kevlaru jest grafen, który składa się z połączonych atomów węgla. Grafit jest bardzo cienki i może być bardziej odporny na pociski niż stal, gdy jest warstwowy. To jest prawdziwe, a także część komiksów.

W zeszłym roku Kakalios napisał artykuł dla PRZEWODOWY nazywa Magiczny, kuloodporny materiał, który spowodował, że Iron Man oddał żelazo. Ten materiał? Grafen, oczywiście.

Chociaż nie robimy jeszcze wielkich arkuszy grafenu do celów podobnych do Vibranium, jest to chyba najbliższa rzecz, jaką mamy do prawdziwego Vibranium.

„Ponieważ wszystkie wiązania są super mocne w płaszczyźnie grafenu… bardzo trudno jest je złamać” - mówi Kakalios.

Inny wyróżniający się element? Szybkość dźwięku w grafenie jest super szybka w porównaniu z innymi materiałami.

„Oznacza to, że kiedy wchodzisz z jakąś energią kinetyczną pochodzącą z jakiegoś uderzającego pocisku”, mówi Kakalios, „ta energia dostaje wibracje atomów węgla, ale ponieważ prędkość dźwięku jest tak szybka, energia wibracji rozprzestrzenia się bardzo szybko na płaszczyzna grafenu i energia zostają wtedy rozrzedzone, a więc nie ma szansy usiedzieć w miejscu i rozerwać wiązania chemiczne utrzymujące atomy węgla razem, a jeśli nie może rozerwać wiązań, wtedy pocisk nie przedostanie się przez materiał."

Co to oznacza dla naszej IRL Captain America Shield? Trudno powiedzieć, ale grafen ma kilka interesujących możliwości. Podobnie jak części maszyn i wiertła pokryte diamentem, Kakalios uważa, że ​​powłoka grafenowa może okazać się potencjalnie znaczącym zagięciem.

„Nie chciałbym przewidzieć, że wszystko, co musieliście zrobić, to pokryć stalową tarczę grafenem, a macie tarczę Cap” - mówi Kakalios - „ale to byłaby jedna droga, którą warto podążać”.

Nie zatrzymujmy się jednak na tym - grafen prawdopodobnie jest najlepszym materiałem na prawdziwy świat Vibranium… na razie. Ale są ludzie pracujący nad strukturami nanokompozytowymi i opracowujący materiały, które wykorzystują nanocząsteczki, które działają jak piasek z przykładu rzucania kulą w kręgle.

„To, co ludzie robią, to tworzenie struktur, w których znajdują się inne małe nanocząsteczki, a kiedy energia pochodzi z jakiegoś wybuchu lub jakiegoś rodzaju zderzenia, energia zostaje rozłożona na nanocząstki”, mówi Kakalios. „Mogą rozłożyć energię na wiele atomów, tak że żaden atom nie musi znieść całego tego ciężaru, więc nie łamiesz żadnych wiązań chemicznych ani nie tworzysz pęknięć”.

Możliwe zastosowania takich materiałów? Lepszy pancerz, na przykład. Brzmi jak prosto z komiksów, prawda?

„Absorbuje energię piłki i szybko ją rozprzestrzenia. Nie przekształca energii w fotony światła, ale rozprzestrzenia ją na wiele stopni swobody, tak aby żaden atom nie doznał katastrofalnej przerwy ”.

Chociaż nie jesteśmy jeszcze na etapie tarcz Vibranium, w których wytwarzamy SSR, materiały takie jak opracowanie technologii nanokompozytowej, kevlaru i grafenu dają nam pewne właściwości, które widzimy w Vibranium bez pomocy pozaziemskich meteorytów. Jasne, fikcyjna Vibranium, ale niektóre z jego właściwości mogą można znaleźć w prawdziwym świecie, a to jest całkiem niesamowite.

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany 20 maja 2016 r. I został zaktualizowany o nowe informacje.