Black Panther: Apa Bahan Dunia Nyata Terdekat dengan Vibranium?

Vibranium adalah beberapa hal yang sangat bermanfaat. Bijih fiksi dari komik Marvel yang berasal dari negara Afrika Wakanda melalui meteorit, Vibranium digunakan di Captain America's Shield, belati, dan, tentu saja, Panther Habit, yang merupakan lapisan jas Black Panther.

Itu tidak ada di dunia kita, tetapi kami ingin tahu materi mana yang melakukan ada di dunia kita mungkin memiliki semua atau beberapa sifat dari Vibranium. Jadi, tentu saja, kami menghubungi Profesor James Kakalios, penulis Fisika Superheroes, untuk membantu kami.

"Ia memiliki sifat menyerap semua getaran," kata Kakalios. "Jadi, jika kamu menyerang, itu menyerap energi dan, mungkin, melakukan sesuatu dengannya."

Kakalios menunjukkan satu hal yang sangat penting yang perlu kita ingat untuk keperluan diskusi ini, dan itu adalah hukum konservasi energi: energi tidak dapat dibuat atau dihancurkan.

Dengan mengingat hal itu, kami akan memeriksa Vibranium sebagian besar dalam konteks pelindung Cap, yang sebenarnya merupakan paduan baja-Vibranium. Baja membuat perisai menjadi kaku dan kaku - bagus untuk menahan pukulan berat dan menyebabkan kerusakan saat dilemparkan - tetapi Vibranium menahan gaya dari pukulan berat tersebut dari pemindahan ke Cap. Bahan-bahan bekerja bersama-sama, memungkinkan Kapten Amerika untuk melindungi dirinya sendiri dengan perisai dan menggunakannya sebagai senjata.

Elemen kunci dari Vibranium adalah cara ia menyerap getaran. Mengetahui apa yang kita lakukan tentang hukum kekekalan energi, energi getaran itu harus pergi ke suatu tempat. Jadi akankah terjadi padanya?

Kakalios menunjuk ke adegan tertentu di Penuntut balas di mana palu Thor, Mjolnir, mengenai perisai Cap dan menghasilkan kilatan cahaya yang terang. Mengapa ini penting?

Karena itu berbicara tentang kemungkinan konversi energi dari getaran ke cahaya.

"Jika entah bagaimana kita bisa mengubah semua getaran atom, getaran atom, gelombang tekanan ini yang dipicu oleh ledakan energi yang diserap perisai, dan mengubahnya menjadi cahaya, menjadi foton energi," kata Kakalios, "itu akan tetap memenuhi aturan konservasi energi dan itu akan menjadi cara yang efektif untuk menyerap getaran, membuat jenis vibranium yang nyata."

Itu membawa kita ke pertanyaan besar kita dalam percakapan ini: Apakah itu mungkin?

Sama sekali. Fenomena ini disebut "sonoluminescence" dan itu sangat nyata. Klip di bawah ini menunjukkan sonoluminescence dengan melewatkan gelombang suara melalui gelembung dalam wadah cair, menyebabkan gelembung mengembang dan kemudian runtuh. Ketika itu runtuh, molekul-molekul uap dalam gelembung itu menyatu bersama dan mengeluarkan panas dan - Anda dapat menebaknya - ringan. Cahaya biru terang.

Kami tidak bisa menempatkan ini untuk digunakan pada perisai, tetapi teorinya sehat (secara harfiah) dan ini sangat menakjubkan. Di mana itu meninggalkan kita untuk materi?

Untuk menggambarkan perilaku sesuatu seperti Vibranium, Kakalios berbicara tentang menjatuhkan bola bowling ke luar jendela. Jika Anda menjatuhkan bola bowling di trotoar, Anda mendapatkan celah. Jika Anda menjatuhkannya di atas pasir, Anda mendapatkan kawah. Mengapa?

“Karena pasir, yang terdiri dari butiran-butiran ini yang bebas bergerak, energi bola bowling yang jatuh dengan cepat tersebar di banyak, banyak butiran pasir,” kata Kakalios. "Fakta bahwa pasir memiliki derajat kebebasan yang berbeda-beda dan dapat menyebarkan energi dengan mudah membuatnya menjadi penyerap kejut yang sangat baik."

Jadi apakah itu berarti kita harus memiliki perisai yang terbuat dari … pasir?

Tidak persis. Tapi itu memberi kita gagasan tentang sifat-sifat yang perlu kita lihat dalam struktur atom atau partikel suatu bahan untuk membuatnya menjadi pengganti yang layak.

Kevlar adalah titik awal yang jelas. Terbuat dari molekul organik rantai panjang, Kevlar mungkin paling terkenal untuk penggunaannya dalam rompi anti peluru.

"Apa yang terjadi adalah bahwa molekul rantai panjang ini, karena aspek unik dari kimianya, mereka mengunci pada tempatnya untuk membentuk struktur yang sangat kaku," kata Kakalios.

Kakalios menjelaskan dalam hal logam seperti timah dan baja.

"Baja, timah, benda-benda seperti itu memiliki ketahanan tertentu terhadap peluru karena atom-atom yang terlibat sangat besar dan berat sehingga membutuhkan banyak energi untuk memindahkannya," kata Kakalios. "Kevlar menggunakan atom berbobot lebih ringan, tetapi karena beberapa kimia yang unik dan cara mereka semua mengunci bersama dalam struktur yang sangat kaku, sangat sulit untuk memutuskan ikatan itu dan membuat atom bergerak keluar dari jalan."

Bahkan lebih kuat dari Kevlar adalah graphene, yang terdiri dari atom karbon terikat. Super tipis dan mampu menjadi lebih tahan peluru daripada baja ketika dilapisi, graphene adalah barang yang kuat. Ini nyata, dan itu adalah bagian dari buku komik juga.

Tahun lalu, Kakalios menulis artikel untuk KABEL bernama Bahan Antipeluru Ajaib Yang Membuat Iron Man Menyerah Besi. Materi itu? Graphene, tentu saja.

Meskipun kami belum benar-benar membuat lembaran graphene besar untuk tujuan seperti Vibranium dulu, itu mungkin hal yang paling dekat dengan Vibranium nyata.

"Karena semua ikatan super kuat dalam bidang graphene … jadi sangat sulit untuk memutuskannya," kata Kakalios.

Elemen menonjol lainnya? Kecepatan suara dalam graphene super cepat dibandingkan dengan bahan lain.

"Jadi itu berarti ketika Anda datang dengan energi kinetik dari beberapa proyektil yang berdampak," kata Kakalios, "energi itu membuat atom karbon bergetar, tetapi karena kecepatan suara sangat cepat, energi getaran menyebar sangat cepat melalui bidang graphene dan energi kemudian diencerkan dan sehingga tidak memiliki kesempatan untuk duduk diam dan memutuskan ikatan kimia yang mengikat atom karbon bersama, dan jika tidak dapat memecahkan ikatan, maka peluru tidak menembus bahan."

Apa artinya itu bagi IRL Captain America Shield kami? Sulit dikatakan, tetapi graphene menyajikan beberapa kemungkinan menarik. Dengan cara yang sama bahwa komponen mesin dan mata bor dilapisi berlian, Kakalios merenung bahwa lapisan graphene dapat membuktikan kerutan yang berpotensi signifikan.

"Saya tidak ingin meramalkan bahwa yang perlu Anda lakukan hanyalah melapisi perisai baja dengan graphene dan Anda punya perisai Cap," kata Kakalios, "tapi itu akan menjadi salah satu jalan yang layak dikejar."

Jangan berhenti di situ, meskipun - graphene mungkin merupakan bahan terbaik yang kami miliki untuk setara dengan dunia nyata dari Vibranium … untuk saat ini. Tetapi ada orang yang bekerja pada struktur nanokomposit dan mengembangkan bahan yang menggunakan partikel nano yang bertindak seperti pasir dari bola bowling-drop-out-of-the-window contoh.

"Apa yang dilakukan orang adalah menciptakan struktur yang memiliki partikel nano kecil di dalamnya, dan ketika energi datang dari semacam ledakan atau semacam benturan, energi menyebar ke seluruh partikel nano," kata Kakalios. "Mereka dapat menyebarkan energi ke banyak atom sehingga tidak ada atom yang harus menanggung semua beban itu dan jadi Anda tidak merusak ikatan kimia apa pun atau membuat celah apa pun."

Aplikasi bahan yang mungkin seperti ini? Armor yang lebih baik, misalnya. Kedengarannya seperti itu langsung dari buku komik, bukan?

“Ini menyerap energi bola dan dengan cepat menyebar. Itu tidak mengubah energi menjadi foton cahaya, tetapi menyebarkannya ke banyak derajat kebebasan sehingga tidak ada satu atom pun yang mengalami kerusakan hebat."

Meskipun kita belum cukup pada tahap perisai Vibranium edisi-SSR dulu, bahan-bahan seperti pengembangan teknologi nanokomposit, kevlar dan graphene memberi kita beberapa properti yang kita lihat di Vibranium tanpa bantuan meteorit ekstraterestrial. Tentu, Vibranium fiksi, tetapi beberapa propertinya bisa ditemukan di dunia nyata, dan itu sangat luar biasa.

Artikel ini awalnya diterbitkan pada 20 Mei 2016, dan telah diperbarui dengan informasi baru.