Black Panther: Qual è il materiale più realistico del mondo reale per il Vibranio?

Il vibranio è qualcosa di seriamente utile. Un minerale immaginario dei fumetti Marvel che proviene dalla nazione africana di Wakanda per mezzo di un meteorite, il Vibranio usato in Captain America's Shield, i pugnali e, naturalmente, Panther Habit, che è il rivestimento del vestito della Pantera Nera.

Non esiste nel nostro mondo, ma volevamo sapere quali materiali fare Esistono nel nostro mondo potrebbero avere tutte o alcune delle proprietà del Vibranio. Quindi, naturalmente, abbiamo contattato il professor James Kakalios, autore di La fisica dei supereroi, per darci una mano.

"Ha la proprietà di assorbire tutte le vibrazioni", afferma Kakalios. "Quindi, se lo colpisci, assorbe l'energia e, presumibilmente, fa qualcosa con esso."

Kakalios sottolinea una cosa molto importante che dobbiamo ricordare ai fini di questa discussione, e questa è la legge della conservazione dell'energia: l'energia non può essere creata o distrutta.

Con questo in mente, esamineremo il Vibranio in gran parte nel contesto dello scudo di Cap, che in realtà è una lega di acciaio-Vibranio. L'acciaio rende lo scudo rigido e rigido - ottimo per resistere a colpi pesanti e per causare danni quando viene lanciato - ma il Vibranio trattiene la forza da tali colpi pesanti dal trasferimento a Cap. I materiali funzionano in tandem, permettendo a Capitan America di proteggersi con lo scudo e usarlo come arma.

Un elemento chiave del Vibranio è il modo in cui assorbe le vibrazioni. Sapendo cosa facciamo riguardo alla legge di conservazione dell'energia, quell'energia vibrazionale deve andare da qualche parte. Così accadrà?

Kakalios indica una scena specifica in I Vendicatori in cui il martello di Thor, Mjolnir, colpisce lo scudo di Cap e produce un bagliore luminoso. Perché è così significativo?

Perché parla della possibilità della conversione dell'energia dalla vibrazione alla luce.

"Se in qualche modo potremmo trasformare tutto lo scuotimento degli atomi, la vibrazione degli atomi, queste onde di pressione che si innescano a causa dello scoppio di energia che lo scudo stava assorbendo, e convertirlo in luce, in fotoni di energia," dice Kakalios, "che soddisferebbe ancora le regole di conservazione dell'energia e sarebbe un modo efficace per assorbire le vibrazioni, di creare un vero tipo di vibranio".

Questo ci porta alla nostra grande domanda in questa conversazione: è possibile?

Totalmente. Il fenomeno si chiama "sonoluminescenza" ed è molto reale. La clip qui sotto mostra la sonoluminescenza facendo passare le onde sonore attraverso una bolla in un contenitore di liquido, facendo espandere la bolla e successivamente collassando. Quando collassa, le molecole di vapore nella bolla si uniscono e emettono calore e - avete indovinato - la luce. Una luce blu brillante.

Non possiamo mettere esattamente questo da usare su uno scudo, ma la teoria è sana (letteralmente) ed è dannatamente sorprendente. Dove ci lascia per i materiali?

Per illustrare il comportamento di qualcosa come Vibranio, Kakalios parla di far cadere una palla da bowling da una finestra. Se lasci cadere la palla da bowling sul marciapiede, ottieni una crepa. Se lo lasci cadere sulla sabbia, però, ottieni un cratere. Perché?

"Poiché la sabbia, composta da questi granelli che sono liberi di muoversi, l'energia della palla da bowling che cade si diffonde rapidamente su molti, molti granelli di sabbia", dice Kakalios. "Il fatto che la sabbia abbia questi diversi gradi di libertà e possa diffondere facilmente l'energia lo rende un ottimo ammortizzatore".

Quindi vuol dire che dovremmo avere degli scudi fatti di … sabbia?

Non esattamente. Ma ci dà l'idea delle proprietà che avremmo bisogno di vedere nelle strutture atomiche o di particelle di un materiale per renderlo un sostituto valido.

Il Kevlar è un ovvio punto di partenza. Fatto di molecole organiche a catena lunga, il Kevlar è forse il più notevole per il suo uso in giubbotti antiproiettile.

"Quello che succede è che queste molecole a catena lunga, a causa degli aspetti unici della loro chimica, si bloccano per formare strutture molto rigide", dice Kakalios.

Kakalios spiega in termini di metalli come piombo e acciaio.

"Acciaio, piombo, cose del genere hanno una certa resistenza al proiettile perché gli atomi coinvolti sono molto grandi e pesanti e quindi ci vuole un sacco di energia per spostarli", dice Kakalios. "Il kevlar usa un atomo più leggero, ma a causa di una chimica unica e del modo in cui si bloccano tutti in una struttura molto rigida, è molto difficile rompere quei legami e far sì che gli atomi si spostino".

Ancora più forte del Kevlar è il grafene, che è costituito da atomi di carbonio legati. Super sottile e capace di essere più a prova di proiettile dell'acciaio quando stratificato, il grafene è roba potente. È reale, ed è anche parte dei fumetti.

L'anno scorso, Kakalios ha scritto un articolo per CABLATA chiamato Il materiale antiproiettile magico che ha fatto iron man dare ferro. Quel materiale? Grafene, naturalmente.

Anche se non stiamo ancora realizzando grandi fogli di grafene per scopi di tipo Vibranium, è forse la cosa più vicina a Vibranium reale.

"Perché tutti i legami sono molto forti all'interno del piano del grafene … quindi è molto difficile romperli", dice Kakalios.

L'altro elemento di spicco? La velocità del suono nel grafene è super veloce rispetto ad altri materiali.

"Quindi questo significa che quando entri con una certa energia cinetica da qualche proiettile che colpisce," dice Kakalios, "quell'energia fa vibrare gli atomi di carbonio, ma poiché la velocità del suono è così veloce, l'energia di vibrazione si diffonde molto velocemente sul piano del grafene e l'energia viene quindi diluita e quindi non ha la possibilità di stare ferma e rompere i legami chimici che tengono insieme gli atomi di carbonio, e se non può rompere i legami, allora il proiettile non passa attraverso il Materiale."

Cosa significa per il nostro IRL Captain America Shield? È difficile da dire, ma il grafene presenta alcune possibilità interessanti. Allo stesso modo in cui i componenti della macchina e le punte sono diamantati, Kakalios ritiene che un rivestimento in grafene possa rivelarsi una ruga potenzialmente significativa.

"Non vorrei pronosticare che tutto ciò che dovevi fare era rivestire uno scudo d'acciaio con grafene e avere lo scudo di Cap", dice Kakalios, "ma sarebbe una strada da seguire."

Ma non fermiamoci qui: il grafene è probabilmente il miglior materiale che abbiamo per un equivalente del mondo reale di Vibranium … per ora. Ma ci sono persone che lavorano su strutture nanocomposite e materiali in via di sviluppo che usano nanoparticelle che si comportano come la sabbia dall'esempio della palla lanciata fuori dalla finestra.

"Quello che le persone stanno facendo è creare strutture che contengono altre piccole nanoparticelle al loro interno, e quando l'energia arriva da una sorta di esplosione o una sorta di collisione, l'energia viene distribuita sulle nanoparticelle", dice Kakalios. "Possono diffondere l'energia su molti molti atomi in modo che nessun atomo debba sopportare tutto questo carico e quindi non si rompono legami chimici o crei alcuna crepa."

Le possibili applicazioni di materiali come questi? Migliore armatura, per esempio. Sembra che sia uscito direttamente dai fumetti, vero?

"Assorbe l'energia della palla e rapidamente la espande. Non converte l'energia in fotoni di luce, ma la diffonde di molti gradi di libertà in modo che nessun atomo subisca una rottura catastrofica."

Mentre non siamo ancora allo stadio degli scudi Vibranium con rilascio SSR, materiali come lo sviluppo di nanocompositi, kevlar e grafene ci danno alcune delle proprietà che vediamo in Vibranio senza l'aiuto di meteoriti extraterrestri. Certo, l'immaginario del Vibranio, ma alcune delle sue proprietà può essere trovato nel mondo reale, ed è davvero incredibile.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato il 20 maggio 2016 ed è stato aggiornato con nuove informazioni.