De 'Iron Man'-Techniek Zou De Sleutel Kunnen Zijn Tot De Toekomst Van De Materiaalwetenschap

{h1}

Iron man's tony stark verbeeldt de eigenschappen van een materiaal en handelt vervolgens wat hij wil - een benadering die nu populair is bij wetenschappers en ingenieurs.

Matt Shipman is een wetenschapsschrijver en public information officer bij NC State. Hij schrijft de blogs The Abstract en Communicatie storing , en hebben dit artikel bijgedragen aan de Expert Voices: Op-Ed & Insights van WordsSideKick.com.

Iron Man 3 is nog niet uit, maar de eerste twee films (en tientallen Iron Man-strips) roepen een aantal interessante vragen op over hoe wetenschappers en ingenieurs nieuwe materialen maken en gebruiken - zoals de energiebron voor Iron Man's pak.

Voor degenen die zijn afgesloten van de popcultuur, hier is een samenvatting van de eerste twee Iron Man-films: Billionaire uitvinder Tony Stark maakt een aangedreven exoskelet dat hem de facto superkrachten geeft. Het pak wordt aanvankelijk aangedreven door de fictieve boogreactor, die op palladium loopt. Maar in Iron Man 2 creëert Stark een mysterieus nieuw element om het pak van stroom te voorzien. (Vibranium?).

Stark ontwikkelt dit mysterie-element via een versneld proces waarin hij verschillende technieken gebruikt om het nieuwe materiaal zo snel te maken en te testen dat hij het in minder dan een jaar in zijn pak gebruikt.

"In de echte wereld kan het 20 tot 30 jaar duren om een ​​nieuw materiaal van ontdekking naar toepassing te verplaatsen", zegt Suveen Mathaudhu, programmaleider in de afdeling materiaalkunde van het US Army Research Office, adjunct-professor materiaalwetenschappen bij NC State en hardcore stripfan.

"Om de problemen van de maatschappij op te lossen, moeten we een manier vinden om dit sneller te doen, en dat zijn we," zei Mathaudhu. "De materialenwetenschapsgemeenschap implementeert systemen zoals Stark's."

En Mathaudhu heeft daar echt over nagedacht - hij is co-curator van een tentoonstelling genaamd "COMIC-Tanium: de supermaterialen van de Super Heroes", die wordt gesponsord door de TMS Foundation en deze zomer wordt geopend in het Toonseum in Pittsburgh.

"Om bijvoorbeeld het nieuwe element te maken, moet Stark het in drie dimensies visualiseren," zei Mathaudhu. "Maar conventionele technologie levert meestal alleen afbeeldingen op in twee dimensies: materiaalonderzoekers hebben de afgelopen jaren technologieën kunnen gebruiken - zoals atoomprobe tomografie - om ons 3D-beelden van materialen op atomaire schaal te geven."

Deze 3D-beelden geven wetenschappers een dieper inzicht in de nanostructuur van een materiaal, wat hen op zijn beurt inzicht geeft in hoe die structuren zich verhouden tot de eigenschappen van een materiaal. In zekere zin is het Materials Science 101.

Er zijn vier met elkaar verweven aspecten van materiaalkunde: verwerking, of hoe een materiaal wordt gemaakt; structuur, of hoe de atomen, moleculen en kristallen van een materiaal zijn gerangschikt; eigenschappen, of hoe een materiaal zich gedraagt ​​(bijv. sterkte, elasticiteit, etc.); en prestaties, of de combinatie van de eigenschappen van een materiaal die een materiaal zijn algemene kenmerken geven in verschillende real-world omgevingen.

Historisch gezien begon het proces van onderzoek van deze gebieden - dat tientallen jaren kan duren - pas nadat een nieuw materiaal werd ontdekt. Maar dat is aan het veranderen. En Iron Man biedt een goed voorbeeld. [Jij ook, kunt Iron Man zijn... Bijna]

"In Iron Man 2 begint Stark met het creëren van zijn nieuwe element door de prestatiekenmerken te definiëren waarnaar hij op zoek is," zei Mathaudhu. "Vervolgens zoekt hij naar de atomaire structuur die een materiaal de nodige eigenschappen zou geven, het laatste wat hij doet is het nieuwe materiaal synthetiseren."

Dat soort reverse engineering is het nieuwe model voor materiaalonderzoek. Een paar jaar geleden was het Amerikaanse ministerie van Defensie (DOD) bijvoorbeeld op zoek naar een materiaal dat in een nieuw type landingsgestel kon worden gebruikt. Materiaalwetenschappers gebruikten de specifieke kenmerken waar de DOD naar op zoek was om een ​​nieuwe ijzeren legering vanuit het niets te construeren.

Deze aanpak krijgt steun van hoge plaatsen. In juni 2011 lanceerde het Office of Science and Technology Policy van het Witte Huis het Materials Genome Initiative, met als doel de snelheid te verdubbelen "waarmee we nieuwe materialen ontdekken, ontwikkelen en produceren." Hoe willen ze het doen? Door Tony Stark's paradigma na te streven om te bepalen welk soort materiaal je wilt, en vervolgens uit te zoeken hoe je het kunt maken.

"We zijn nog ver verwijderd van het maken van een replicator, à la Star Trek, maar de realiteit komt veel dichter bij het rijk van strips en science fiction," zei Mathaudhu.

De weergegeven meningen zijn die van de auteur en komen niet noodzakelijk overeen met de mening van de uitgever.


Video Supplement: .




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com