Black Panther: Ano ang pinakamaliit na Materyal sa Mundo sa Vibranium?

Ang Vibranium ay ilang seryoso na kapaki-pakinabang na mga bagay. Ang isang fictional ore mula sa Marvel komiks na nagmumula sa Aprikanong bansa ng Wakanda sa pamamagitan ng isang meteorite, ginamit ni Vibranium sa Shield ng Captain America, daggers, at, siyempre, Panther Habit, na siyang panig ng suit ng Black Panther.

Hindi ito umiiral sa ating mundo, ngunit nais nating malaman kung anong mga materyal na iyon gawin umiiral sa ating mundo ay maaaring magkaroon ng lahat o ilan sa mga katangian ng Vibranium. Kaya, siyempre, nag-abot kami kay Propesor James Kakalios, may-akda ng Ang Physics ng Superheroes, upang tulungan tayo.

"Mayroon itong ari-arian ng pagsipsip ng lahat ng panginginig ng boses," sabi ni Kakalios. "Kaya kung hampasin mo ito, ito ay sumisipsip ng enerhiya at, siguro, ay may isang bagay na may ito."

Itinuturo ni Kakalios ang isang napakahalagang bagay na kailangan nating tandaan para sa mga layunin ng talakayang ito, at iyon ang batas ng konserbasyon ng enerhiya: ang enerhiya ay hindi maaaring malikha o malilipol.

Sa pag-iisip na ito, susuriin natin ang Vibranium sa kabuuan ng konteksto ng kalasag ng Cap, na talagang isang haluang metal-Vibranium. Ginagawa ang bakal na paninigas at matigas - mahusay para sa nakatayo hanggang sa mabibigat na suntok at para sa nagiging sanhi ng pinsala kapag itinapon - ngunit ang Vibranium pinapanatili ang puwersa mula sa sinabi mabigat blows mula sa paglilipat sa Cap. Ang mga materyales ay gumagana nang magkasunod, na nagpapahintulot sa Captain America na protektahan ang kanyang sarili sa kalasag at gamitin ito bilang isang sandata.

Ang isang pangunahing elemento ng Vibranium ay ang paraan kung saan ito sumisipsip ng vibration. Alam kung ano ang ginagawa namin tungkol sa batas ng konserbasyon ng enerhiya, na ang vibrational energy ay kailangang pumunta sa isang lugar. Kaya mangyayari ito?

Ang mga kakalios ay tumuturo sa isang partikular na eksena sa Ang mga tagapaghiganti kung saan ang martilyo ni Thor, na si Mjolnir, ay tumama sa kalasag ng Cap at nagreresulta sa isang maliwanag na flash ng liwanag. Bakit mahalaga ito?

Dahil ito ay nagsasalita sa posibilidad ng conversion ng enerhiya mula sa panginginig ng boses sa liwanag.

"Kung sa anumang paraan maaari naming i-on ang lahat ng mga pag-alog ng mga atoms, ang panginginig ng boses ng atoms, ang mga presyon alon na itakda off dahil sa enerhiya na sabog na ang kalasag ay sumisipsip, at convert ito sa liwanag, sa photons ng enerhiya," sabi ni Kakalios, "masisiyahan pa rin ang mga panuntunan ng konserbasyon ng enerhiya at ito ay isang epektibong paraan ng pagsipsip ng mga vibrations, ng paggawa ng tunay na uri ng vibranium."

Ito ay humahantong sa amin sa aming malaking tanong sa pag-uusap na ito: Posible ba iyan?

Totally. Ang kababalaghan ay tinatawag na "sonoluminescence" at ito ay tunay na tunay. Ang clip sa ibaba ay nagpapakita ng sonoluminescence sa pamamagitan ng pagpasa ng mga sound wave sa pamamagitan ng isang bubble sa isang likidong lalagyan, na nagiging sanhi ng bubble upang palawakin at pagkatapos ay tiklupin. Kapag bumagsak ito, ang mga molekula ng singaw sa bubble ay nagmamadali at nagbigay ng init at - nahulaan mo ito - liwanag. Isang maliwanag, bughaw na liwanag.

Hindi namin talaga maaaring ilagay ito sa paggamit sa isang kalasag, ngunit ang teorya ay tunog (literal) at ito ay medyo mapahamak kamangha-manghang. Saan tayo iniiwan para sa mga materyales?

Upang maipakita ang pag-uugali ng isang bagay tulad ng Vibranium, binanggit ni Kakalios ang pagbaba ng bola ng bowling sa isang window. Kung ibababa mo ang bowling ball sa simento, makakakuha ka ng crack. Kung pagbagsak mo ito sa buhangin, bagaman, nakakuha ka ng bunganga. Bakit?

"Dahil ang buhangin, na binubuo ng mga butil na ito ay libre upang ilipat, ang enerhiya ng bumabagsak na bowling ball ay mabilis na kumalat sa maraming, maraming butil ng buhangin," sabi ni Kakalios. "Ang katotohanan na ang buhangin ay may maraming iba't ibang mga antas ng kalayaan at maaari itong kumalat ang enerhiya sa labas madali itong ginagawang isang mahusay na shock absorber."

Kaya nga ang ibig sabihin ay dapat magkaroon kami ng mga kalasag na gawa sa … buhangin?

Hindi eksakto. Ngunit ito ay nagbibigay sa amin ng ideya ng mga pag-aari na kailangan nating makita sa mga istraktura ng atomika o maliit na butil ng isang materyal upang gawin itong mabubuhay na kapalit.

Kevlar ay isang malinaw na panimulang punto. Ginawa ng mga mahahabang organikong molecule, ang Kevlar ay marahil ang pinaka-kapansin-pansin para sa paggamit nito sa bullet-proof vests.

"Ano ang nangyayari ay ang mga mahahabang molecule na ito, dahil sa mga natatanging aspeto ng kanilang kimika, inilalagay nila ito upang makagawa ng napakahirap na istruktura," sabi ni Kakalios.

Ipinapaliwanag ni Kakalios sa mga tuntunin ng mga metal tulad ng lead at steel.

"Ang steel, lead, mga bagay na tulad nito ay may isang tiyak na pagtutol sa bullet dahil ang mga atoms na kasangkot ay masyadong malaki at mabigat at sa gayon ay nangangailangan ng maraming enerhiya upang ilipat ang mga ito," sabi ni Kakalios. "Gumagamit ang Kevlar ng mas magaan na timbang na atomo, ngunit dahil sa ilang mga natatanging kimika at ang paraan ng lahat ng ito ay magkakalakip sa isang napakahigpit na istraktura, napakahirap na masira ang mga bonong iyon at upang makuha ang mga atomo upang lumipat sa daan."

Kahit na mas malakas kaysa sa Kevlar ang graphene, na binubuo ng mga atomo na may carbon na bonded. Ang sobrang manipis at may kakayahang mas maraming bullet-proof kaysa sa bakal kapag layered, graphene ay malakas na bagay. Ito ay totoo, at ito ay isang bahagi ng mga comic book, masyadong.

Noong nakaraang taon, nagsulat si Kakalios ng isang artikulo para sa WIRED tinawag Ang Magic na hindi sinasadya Materyal na Nagawa Iron Man Bigyan Up Iron. Ang materyal na iyon? Graphene, siyempre.

Kahit na hindi namin eksaktong paggawa ng malaking mga sheet ng graphene para sa Vibranium-tulad ng mga layunin lamang pa, ito ay marahil ang pinakamalapit na bagay na mayroon kami sa tunay na Vibranium.

"Dahil ang lahat ng mga bono ay sobrang malakas sa loob ng eroplano ng graphene … kaya napakahirap na masira ang mga ito," sabi ni Kakalios.

Ang iba pang mga standout elemento? Ang bilis ng tunog sa graphene ay napakabilis kumpara sa iba pang mga materyales.

"Nangangahulugan ito na kapag nakarating ka na may ilang kinetiko na enerhiya mula sa ilang mga nakakaapekto sa proyektong ito," sabi ni Kakalios, "ang enerhiya na iyon ay nakakakuha ng carbon atoms vibrating, ngunit dahil ang bilis ng tunog ay napakabilis, ang enerhiya ng vibration ay nakakalat nang napakabilis sa ang eroplano ng graphene at ang enerhiya pagkatapos ay makakakuha ng diluted at sa gayon ito ay walang pagkakataon na umupo pa rin at basagin ang mga kemikal na mga bono na may hawak na carbon atoms magkasama, at kung hindi ito maaaring masira ang mga bono, ang bullet ay hindi nakakakuha sa pamamagitan ng materyal."

Ano ang ibig sabihin nito para sa aming IRL Captain America Shield? Mahirap sabihin, ngunit ang graphene ay nagpapakita ng ilang mga kawili-wiling mga posibilidad. Ang parehong paraan na ang mga bahagi ng makina at drill bits ay brilyante-pinahiran, Kakalios muses na ang isang graphene patong maaaring patunayan ang isang potensyal na makabuluhang kulubot.

"Hindi ko nais na mahulaan na ang kailangan mo lang gawin ay amerikana ng isang kalasag na bakal na may graphene at mayroon kang kalasag ng Cap," sabi ni Kakalios, "ngunit ito ay isang paraan na dapat gawin."

Hayaan ang hindi huminto doon, bagaman - graphene ay marahil ang pinakamahusay na materyal na mayroon kami para sa isang real-mundo na katumbas ng Vibranium … para sa ngayon. Ngunit may mga tao na nagtatrabaho sa mga nanokomposite na istruktura at pagbubuo ng mga materyales na gumagamit ng nanoparticles na kumikilos tulad ng buhangin mula sa bowling ball-dropped-out-of-the-window na halimbawa.

"Ang ginagawa ng mga tao ay ang paglikha ng mga istruktura na may iba pang mga maliit na nanoparticle sa loob ng mga ito, at kapag ang enerhiya ay dumating mula sa isang uri ng sabog o isang uri ng banggaan, ang enerhiya ay nakakalat sa ibabaw ng nanoparticles," sabi ni Kakalios. "Maaari nilang maikalat ang enerhiya sa maraming mga atoms upang walang atom ang dapat dalhin ang lahat ng pasanin na iyon at sa gayon ay hindi mo masira ang anumang mga bono ng kemikal o lumikha ng anumang mga bitak."

Ang mga posibleng aplikasyon ng mga materyales tulad ng mga ito? Mas mahusay na nakasuot, halimbawa. Tunog tulad ng ito ay tuwid sa labas ng comic mga libro, ay hindi ito?

"Ito ay sumisipsip ng enerhiya ng bola at mabilis na kumalat ito. Ito ay hindi nagko-convert ang enerhiya sa photons ng liwanag, ngunit ito kumalat ito ng labis na antas ng kalayaan upang walang atom sa suffers isang sakuna break."

Habang hindi pa tayo nasa yugto ng SSR-isyu ng mga kalasag ng Vibranium, ang mga materyales na tulad ng pagbuo ng teknolohiya ng nanocomposite, kevlar at graphene ay nagbibigay sa amin ng ilan sa mga katangian na nakikita natin sa Vibranium nang walang tulong ng mga extraterrestrial meteorite. Sure, kathang-isip ni Vibranium, ngunit ang ilan sa mga katangian nito maaari ay matatagpuan sa tunay na mundo, at medyo hindi kapani-paniwala.

Ang artikulong ito ay orihinal na na-publish noong Mayo 20, 2016, at na-update ito sa bagong impormasyon.