Svart Panther: Hva er det nærmeste virkelige verdensmaterialet til Vibranium?

Vibranium er noen alvorlige nyttige ting. En fiktiv malm fra Marvel-tegneserier som kommer fra den afrikanske nasjonen Wakanda ved hjelp av en meteoritt, Vibranium er brukt i Captain America's Shield, daggers og, selvfølgelig, Panther Habit, som er foringen av Black Panther's suit.

Det eksisterer ikke i vår verden, men vi ønsket å vite hvilke materialer det gjøre finnes i vår verden kan ha alle eller noen av egenskapene til Vibranium. Så, selvfølgelig, reiste vi ut til professor James Kakalios, forfatter av Fysikken til superhelter, for å hjelpe oss ut.

"Den har egenskapen til å absorbere alle vibrasjoner," sier Kakalios. "Så hvis du slår den, absorberer den energien og, antagelig, gjør noe med det."

Kakalios peker på en svært viktig ting vi må huske med hensyn til denne diskusjonen, og det er loven om bevaring av energi: energi kan ikke opprettes eller ødelegges.

Med det i tankene skal vi undersøke Vibranium i stor grad i sammenheng med Caps skjold, som egentlig er en stål-Vibranium-legering. Stål gjør skjoldet stivt og stivt - flott for å stå opp til store slag og forårsake skade når kastet - men Vibranium holder kraften fra de tunge slagene fra overføring til Cap. Materialene jobber sammen, slik at kaptein Amerika kan beskytte seg med skjoldet og bruke det som et våpen.

Et viktig element i Vibranium er måten det absorberer vibrasjon på. Å vite hva vi gjør om loven om bevaring av energi, må vibrasjonens energi gå et sted. Så ville det hende?

Kakalios peker på en bestemt scene i Hevnerne der Thor's hammer, Mjolnir, treffer Caps skjold og resulterer i en lys lys. Hvorfor er dette signifikant?

Fordi det snakker om muligheten for omdanning av energi fra vibrasjon til lys.

"Hvis vi på en eller annen måte kunne slå alle atomenes risting, vibrasjonene av atomene, disse trykkbølgene som er avstengt på grunn av energiblasten som skjoldet absorberte og omdanne det til lys i fotoner av energi" sier Kakalios, "som fortsatt vil tilfredsstille reglene for bevaring av energi, og det ville være en effektiv måte å absorbere vibrasjonene på, for å lage en ekte type vibrasjon."

Det fører oss til vårt store spørsmål i denne samtalen: Er det mulig?

Helt klart. Fenomenet kalles "sonoluminescens", og det er veldig ekte. Klippet under viser sonoluminescens ved å sende lydbølger gjennom en boble i en væskebeholder, noe som fører til at boblen ekspanderer og deretter kollapser. Når det kollapser, hopper dampmolekylene i boblen sammen og avgir varme og - du gjettet det - lys. Et lyst, blått lys.

Vi kan ikke nøyaktig sette dette på skjold, men teorien er lyd (bokstavelig talt), og det er ganske fantastisk. Hvor forlater det oss for materialer?

For å illustrere oppførselen til noe som Vibranium, snakker Kakalios om å slippe en bowlingkule ut av et vindu. Hvis du slipper bowlingkulen på fortau, får du en sprekk. Hvis du slipper den på sand, skjønner du et krater. Hvorfor?

"Fordi sanden som består av disse kornene som er frie til å bevege seg, blir energien til den fallende bowlingkulen raskt spredt ut over mange, mange sandkorn," sier Kakalios. "Det faktum at sanden har disse mange forskjellige grader av frihet, og det kan spre energien ut, gjør det lett til en veldig god støtdemper."

Så betyr det at vi burde ha skjold av … sand?

Ikke akkurat. Men det gir oss ideen om egenskapene vi måtte se i atom- eller partikkelstrukturer av et materiale for å gjøre det til en levedyktig erstatning.

Kevlar er et åpenbart utgangspunkt. Kevlar er laget av langkjente organiske molekyler, og er kanskje mest kjent for bruk i kulefaste vester.

"Hva skjer er at disse langkjedede molekylene, på grunn av de unike aspektene av deres kjemi, låser seg på plass for å danne svært stive strukturer," sier Kakalios.

Kakalios forklarer når det gjelder metaller som bly og stål.

"Stål, bly, slike ting har en viss motstand mot kulen fordi de involverte atomer er veldig store og tunge, og dermed tar det mye energi å flytte dem, sier Kakalios. "Kevlar bruker lighter-atom, men på grunn av en unik kjemikk og måten de alle låser sammen i en veldig stiv struktur, er det veldig vanskelig å bryte disse bindingene og få atomene til å gå ut av veien."

Enda sterkere enn Kevlar er grafen, som består av bundne karbonatomer. Super tynn og i stand til å være mer kuletett enn stål når det er lagdelt, er grafen kraftige ting. Det er ekte, og det er en del av tegneserier også.

I fjor skrev Kakalios en artikkel for WIRED kalt The Magic Bulletproof Materialet som gjorde Iron Man gi opp jern. Det materialet? Graphene, selvfølgelig.

Selv om vi ikke akkurat lager store ark av grafen til Vibranium-lignende formål enda, er det kanskje det nærmeste vi må ha ekte Vibranium.

"Fordi alle obligasjonene er super sterke innenfor grafenes plan … så er det veldig vanskelig å ødelegge dem," sier Kakalios.

Det andre standout-elementet? Hastigheten i lyden i grafen er super rask sammenlignet med andre materialer.

"Så det betyr at når du kommer inn med litt kinetisk energi fra noen påvirkende prosjektil," sier Kakalios, "at energi får karbonatomer vibrerende, men fordi lydens hastighet er så fort, blir vibrasjonsenergien spredt ut veldig fort over planet av grafen og energien blir fortynnet og så det har ingen sjanse til å sitte stille og bryte de kjemiske bindingene som holder karbonatomer sammen, og hvis det ikke kan bryte bindingene, så blir ikke kula gjennom materiale."

Hva betyr det for vår IRL Captain America Shield? Det er vanskelig å si, men graphene presenterer noen interessante muligheter. På samme måte som maskinkomponenter og borekroner er diamantbelagte, Kakalios muses at et grafenbelegg kan vise seg å være en potensielt betydelig rynke.

"Jeg vil ikke forutsi at alt du trengte å gjøre, var påkjenning et stålskjold med grafen og du har Caps skjold, sier Kakalios," men det ville være en avenue verdt å forfølge."

La oss ikke stoppe der, skjønt - grafen er trolig det beste materialet vi har for en ekteverdenekvivalent av Vibranium … for nå. Men det er folk som jobber med nanokomposittstrukturer og utvikler materialer som bruker nanopartikler som virker som sanden fra bølgebollen-utelukket-eksempelet.

"Hva folk gjør er å skape strukturer som har andre små nanopartikler innenfor dem, og når energien kommer inn fra en slags eksplosjon eller en slags kollisjon, blir energien spredt ut over nanopartikler, sier Kakalios. "De kan spre energien over mange mange atomer, slik at ingen atom må bære all den byrden, og slik at du ikke bryter noen kjemiske bindinger eller skaper noen sprekker."

Mulige bruksområder av materialer som disse? Bedre rustning, for eksempel. Høres ut som det er rett ut av tegneserier, ikke sant?

"Det absorberer energien til ballen og sprer det raskt ut. Det omdanner ikke energien til lysfotoner, men det sprer det ut over mange frihetsgrader, slik at ingen atom har en katastrofal pause."

Selv om vi ikke er helt på scenen med SSR-problemene Vibranium-skjold ennå, gir materialer som utvikling av nanokompositt teknologi, kevlar og graphene oss noen av egenskapene vi ser i Vibranium uten hjelp av utenomjordiske meteoritter. Jo, Vibranans fiktive, men noen av dens egenskaper kan bli funnet i den virkelige verden, og det er ganske utrolig.

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert 20. mai 2016, og den har blitt oppdatert med ny informasjon.