Black Panther: Koji je najbliži materijal u stvarnom svijetu za Vibranij?

Vibranium je nešto vrlo korisno. Fiktivna ruda iz Marvelovih stripova koji dolaze iz afričke države Wakanda putem meteora, Vibranium se koristi u štitu Kapetana Amerike, bodežima i, naravno, Panther Habit, koja je obloga odijela Crnog pantera.

Ne postoji u našem svijetu, ali željeli smo znati koji su to materijali čini postoje u našem svijetu mogu imati sve ili neke od svojstava Vibranium. Dakle, naravno, doprli smo do profesora Jamesa Kakaliosa, autora Fizika superheroja, da nam pomogne.

"Ima svojstvo apsorbiranja svih vibracija", kaže Kakalios. "Dakle, ako ga udarite, on apsorbira energiju i, vjerojatno, nešto s njom."

Kakalios ističe jednu vrlo važnu stvar koju moramo zapamtiti u svrhu ove rasprave, a to je zakon očuvanja energije: energija se ne može stvoriti ili uništiti.

Imajući to na umu, ispitat ćemo Vibranium uglavnom u kontekstu Capovog štita, koji je zapravo legura od čelika-vibranija. Čelik čini oklop krut i krut - odličan je za izdržavanje teških udaraca i za nanošenje štete pri bacanju - ali Vibranij zadržava silu od tih teških udaraca od prijenosa do Capa. Materijali rade u tandemu, dopuštajući kapetanu Americi da se zaštiti štitom i koristi ga kao oružje.

Ključni element Vibrana je način na koji apsorbira vibracije. Znajući što radimo o zakonu očuvanja energije, ta vibracijska energija mora negdje ići. Tako bi se i dogodilo?

Kakalios ukazuje na određenu scenu Osvetnici u kojoj je Thorov čekić, Mjolnir, pogodio Capov štit i rezultirao sjajnom bljeskalicom svjetla. Zašto je to značajno?

Zato što govori o mogućnosti pretvaranja energije iz vibracija u svjetlo.

"Ako bismo nekako mogli pretvoriti sve trešnje atoma, vibracije atoma, te valove tlaka koji su potaknuti zbog eksplozije energije da štit apsorbira, i pretvoriti je u svjetlo, u fotone energije," kaže Kakalios, "koji bi još uvijek zadovoljio pravila očuvanja energije i bio bi učinkovit način apsorbiranja vibracija, stvaranja prave vrste vibranija."

To nas dovodi do našeg velikog pitanja u ovom razgovoru: Je li to moguće?

Potpuno. Fenomen se naziva "sonoluminescence" i vrlo je stvaran. Klip ispod pokazuje sonoluminescenciju prolaskom zvučnih valova kroz mjehurić u spremniku tekućine, uzrokujući širenje mjehurića i potom kolaps. Kada se sruši, molekule pare u mjehuriću žure zajedno i odaju toplinu i - pogodili ste - svjetlost. Svijetlo, plavo svjetlo.

Ne možemo to točno upotrijebiti na štitu, ali teorija je zvuk (doslovno) i prilično je nevjerojatna. Gdje nas to ostavlja za materijale?

Kako bi ilustrirao ponašanje nešto poput Vibrana, Kakalios govori o bacanju kugle za kuglanje iz prozora. Ako ispustite kuglu za kuglanje na pločniku, dobivate pukotinu. Ako ga ispustiš na pijesak, dobivaš krater. Zašto?

"Budući da se pijesak, koji se sastoji od tih zrnaca koji se slobodno kreću, energija padajuće kugle za kuglanje brzo širi po mnogim, mnogo zrnaca pijeska", kaže Kakalios. "Činjenica da pijesak ima mnogo različitih stupnjeva slobode i da lako može širiti energiju čini je vrlo dobrim amortizerom."

Znači li to da trebamo imati štitove od… pijeska?

Ne baš. Ali to nam daje ideju o svojstvima koja bismo trebali vidjeti u atomskoj strukturi ili strukturi čestica materijala kako bismo ga učinili održivom zamjenom.

Kevlar je očigledna polazna točka. Napravljen od organskih molekula dugog lanca, kevlar je možda najpoznatiji po upotrebi u neprobojnim prslucima.

"Ono što se događa je da te dugolančane molekule, zbog jedinstvenih aspekata njihove kemije, blokiraju svoje mjesto u obliku vrlo krutih struktura", kaže Kakalios.

Kakalios objašnjava u smislu metala poput olova i čelika.

"Čelik, olovo, takve stvari imaju određenu otpornost na metak jer su uključeni atomi vrlo veliki i teški i stoga je potrebno mnogo energije za njihovo pomicanje", kaže Kakalios. "Kevlar koristi atom lakše težine, ali zbog neke jedinstvene kemije i načina na koji se sve zaključavaju zajedno u vrlo krutoj strukturi, vrlo je teško razbiti te veze i potaknuti atome da se maknu s puta."

Čak i jači od kevlara je grafen, koji se sastoji od vezanih ugljikovih atoma. Super tanak i sposoban da bude više neprobojan od čelika kada je slojevit, grafen je moćna stvar. To je stvarno i dio je stripova.

Prošle godine, Kakalios je napisao članak WIRED zvao Čarobni neprobojni materijal koji je napravio željezni čovjek odustao od željeza, Taj materijal? Graphene, naravno.

Iako još nismo baš napravili velike listove grafena za svrhe poput Vibranija, to je možda najbliža stvar koju imamo pravom Vibraniju.

"Zato što su sve veze super jake u ravnini grafena … pa ih je vrlo teško razbiti", kaže Kakalios.

Drugi istaknuti element? Brzina zvuka u grafenu je super brza u usporedbi s drugim materijalima.

"Dakle, to znači da kada dođete s nekom kinetičkom energijom iz nekog projektila koji udara", kaže Kakalios, "ta energija vibrira ugljikovim atomima, ali zato što je brzina zvuka tako brza, energija vibracija se vrlo brzo širi preko ravnina grafena i energija se tada razrjeđuje i nema šanse da mirno sjedi i razbije kemijske veze koje drže ugljikove atome zajedno, a ako ne može slomiti veze, onda metak ne prolazi kroz materijal."

Što to znači za naš IRL kapetan Američki štit? Teško je reći, ali grafen pruža neke zanimljive mogućnosti. Na isti način na koji su dijelovi strojeva i svrdla presvučeni dijamantom, Kakalios zamišlja da se grafenska prevlaka može dokazati kao potencijalno značajna bora.

"Ne bih htio predvidjeti da je sve što trebate učiniti bio premazati čelični štit s grafenom i da imate Capov štit", kaže Kakalios, "ali to bi bila jedna od vrijednih pothvata."

No nemojmo se zaustavljati na tome - grafen je vjerojatno najbolji materijal koji imamo za stvarni ekvivalent Vibranija… za sada. No, postoje ljudi koji rade na nanokompozitnim strukturama i razvijaju materijale koji koriste nanočestice koje djeluju poput pijeska iz primjera iz kuglane kugle.

"Ono što ljudi rade je stvaranje struktura koje imaju druge male nanočestice u njima, a kada energija dolazi iz neke vrste eksplozije ili neke vrste sudara, energija se širi preko nanočestica", kaže Kakalios. "Oni mogu raširiti energiju na mnogo mnogo atoma, tako da nitko od atoma ne mora podnijeti sav taj teret i tako ne razbijati nikakve kemijske veze ili stvarati pukotine."

Moguće primjene takvih materijala? Na primjer, bolji oklop. Zvuči kao da je to ravno iz stripova, zar ne?

„Ona apsorbira energiju lopte i brzo je širi. Ona ne pretvara energiju u fotone svjetlosti, nego je širi preko prevelikih stupnjeva slobode, tako da niti jedan atom ne može doživjeti katastrofalan slom."

Iako još nismo u fazi Vibranijevih štitova s ​​pitanjem SSR-a, materijali kao što je razvoj nanokompozitne tehnologije, kevlar i grafen daju nam neka svojstva koja vidimo u Vibraniju bez pomoći izvanzemaljskih meteorita. Svakako, Vibranijeve izmišljene, ali neke od njegovih svojstava limenka naći u stvarnom svijetu, a to je prilično nevjerojatno.

Ovaj članak je izvorno objavljen 20. svibnja 2016., a ažuriran je novim informacijama.