科学解释美国队长的盾牌

美国队长的 以吸收大量动能而闻名,从炮弹到绿巨人的一拳——不仅让队长安全,而且让他的脚保持安全。这里发生了什么?

很难解释防护罩的工作原理,部分原因是它在不同情况下的表现不同。有时盾牌会被抛出并嵌入墙壁;但有时它会从墙壁上弹开,疯狂地弹跳。有时盾牌似乎很容易吸收巨大的力量;但有时它会被队长最强大的敌人的攻击损坏。

然而,从科学的角度来看,重要的是要记住我们正在谈论热力学第一定律,说 苏文·马杜杜 ,美国陆军研究办公室材料科学部项目经理,北卡罗来纳州立大学材料科学兼职教授,铁杆漫画迷。能量是守恒的。它不会消失,它只是改变了形式。

图片来源:Marvel.com当巨大的能量,例如来自 托尔的锤子 ,击中队长的盾牌,能量需要去某个地方。

通常,这种能量需要被储存或转化为热量或声音。但是漫画书读者和电影观众都知道,队长的盾牌通常不会发出热浪或咆哮的尖叫声(雷神锤子的冲击波 复仇者 尽管有电影)。

没有热量和声音意味着能量必须以某种方式被吸收;盾牌中的原子键——由 振金 – 必须能够以某种形式储存能量,Mathaudhu 说。

例如,在漫画中,权威不亚于 分子人 暗示盾牌的分子结构是其中最奇怪的。根据他的观察,Mathaudhu 指出,盾牌本质上充当电池。 (毕竟,托尼·斯塔克(Tony Stark)在 钢铁侠2 也是 振金 .)

但是盾牌似乎也可以作为 电容器 ,能够非常快速地处理大量能量。 (过于简单化的解释:电容器——就像智能手机上的闪光灯——会快速吸收和释放能量;电池——比如电池——以受控的速度吸收和释放能量。)

这意味着 Cap 的盾牌是一个 超级电容器 (也许振金原子的组装类似于石墨烯?),能够充当电池和电容器的混合体。

但是护盾如何释放它所储存的所有储存能量呢?

Mathaudhu 说,如果能量储存在防护罩原子之间的键中,这可以解释防护罩物理特性的可变性。

例如,也许它类似于超级电容器的性质解释了盾牌在返回到 Cap 的手中之前从多个表面弹跳所需的能量(正如漫画中经常这样做)——或者盾牌如何能够释放足够的力量一击切入冬日战士超强的仿生手臂(如最近的美国队长电影中所见)。

当然,部分原因是队长的力量,但盾牌本身似乎也在发挥作用。

微小的原子真的能包含这种能量吗?重要的是要记住如何 很多 能量包含在原子键中:原子弹和常规核能设施都由原子分裂提供动力。 [ 笔记: 评论者 St. Chris 在这里发现了一个错误——我将原子键与核键混为一谈。非常不一样。他的评论 在这儿 .]

我们都熟悉将动能转化为储存能量的现实世界技术示例,例如飞轮和发电机技术,它们利用普锐斯踩刹车时产生的摩擦力为汽车电池充电。

正如漫画中经常出现的情况一样,这里有一个科学真理的核心——队长的盾牌只是更进一步。

这篇文章最初出现在北卡罗来纳州立大学的 摘要 以...之名 为什么美国队长的盾牌基本上是一个星光熠熠的超级电容器 并经许可转贴 .

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