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如何成為超級(jí)英雄蝙蝠俠

2017-03-22 18:15:38
奇聞怪事 2017年1期
關(guān)鍵詞:碳纖維復(fù)合材料

蝙蝠頭盔

蝙蝠頭盔作為蝙蝠俠重要的裝備之一,承擔(dān)著保護(hù)他腦袋的任務(wù),同時(shí)也掩藏了他的真實(shí)身份。蝙蝠頭盔是以石墨為主的復(fù)合材料,應(yīng)該是碳纖維復(fù)合材料。這種材料在航天工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。碳纖維復(fù)合材料是以樹(shù)脂為基體、碳纖維為增強(qiáng)體的復(fù)合材料,興起于20世紀(jì)60年代中期。這種材料的優(yōu)點(diǎn)包括:①使用碳纖維復(fù)合材料的頭盔的重量是金屬頭盔的1/3~2/5,它的密度是其他幾種金屬材料密度的1/5~1/2。②比強(qiáng)度(材料的拉伸強(qiáng)度與密度之比)和比模量(彈性模量與密度之比)都很高。其比強(qiáng)度是鋼的5倍,比鋁合金高4倍;比模量則是其他材料的1.3~12.3倍。③它是一種各向異性材料,在各個(gè)不同的方向上,物理性能完全不同。這就有利于設(shè)計(jì)出非常符合腦袋外形或者奇形怪狀的東西(比如蝙蝠俠的兩只耳朵)。設(shè)計(jì)者可通過(guò)選擇合適的鋪層方向和層數(shù)來(lái)滿(mǎn)足強(qiáng)度、剛度和各種特殊要求,以獲得滿(mǎn)足使用要求、具有最佳性能質(zhì)量比的復(fù)合材料。④碳纖維復(fù)合材料的抗疲勞性比金屬材料高1倍,疲勞極限可以達(dá)到拉伸強(qiáng)度的70%~80%。⑤抗震和耐高溫,在400℃的高溫下不會(huì)變形。⑥破損安全性高。由于材料內(nèi)部是一根一根的纖維,就算斷了一根還有其他纖維支撐著,絕對(duì)不會(huì)直接破碎。⑦可以整體成型。蝙蝠頭盔就是整體成型的產(chǎn)物,沒(méi)有任何連接部件,一次性制造完成。但碳纖維復(fù)合材料并沒(méi)有防彈功能,這是因?yàn)閿嗔蜒由焯。瑔挝幻娣e的彈擊吸能較低,因而需要在表面再涂一層防彈材料,如芳綸、聚乙烯纖維。目前,美、英等發(fā)達(dá)國(guó)家使用的防彈頭盔都是芳綸材質(zhì)。這些材料與防彈衣不同,是硬質(zhì)的,而且其變形能和斷裂能很高,可以吸收子彈的能量。子彈到達(dá)防彈材料時(shí)的能量以沖擊波形式傳播,包括縱波與橫波:縱波的主要形式是壓縮波,橫波的主要形式是剪切波。防彈材料經(jīng)過(guò)高速壓縮、剪切破壞、拉伸破壞、背凸形成和回彈5個(gè)階段,徹底阻止子彈進(jìn)入材料內(nèi)部。當(dāng)然,蝙蝠頭盔里還有夜視儀、熱像儀、聲吶儀、防毒面具、微型無(wú)線(xiàn)電接收器和對(duì)講機(jī)。

蝙蝠盔甲

據(jù)說(shuō),新版的蝙蝠盔甲由雙層加強(qiáng)型鈦合金面板和聚酯纖維構(gòu)成。鈦合金是一種輕質(zhì)材料,如美國(guó)產(chǎn)的Ti-555合金強(qiáng)度高、韌性好,且冷加工性能優(yōu)異。耐油、抗氧化的鈦合金材料,即使在540℃的高溫下也不容易變形。但鈦合金在強(qiáng)度高時(shí),塑性和韌性會(huì)降低,所以還是有問(wèn)題的。而蝙蝠盔甲使用的聚酯纖維一定是經(jīng)過(guò)改良的。2002年年底,全球聚酯纖維的產(chǎn)量為2100萬(wàn)噸,占全部化學(xué)纖維的63%。這種材料通過(guò)化學(xué)、物理等技術(shù)手段,完全可以變得令人感覺(jué)非常舒適。蝙蝠盔甲采用多層復(fù)合材料,在抗沖擊的前提下,內(nèi)層材料可以吸汗,外層材料可以快速排出水分。

蝙蝠護(hù)臂手套

這種手套最大的特點(diǎn)是仿造壁虎的黏附力,這種力量來(lái)自壁虎爪端的多尺度微納結(jié)構(gòu)。壁虎的腳上排列著密集的剛毛,每平方毫米就有5000根長(zhǎng)度在30微米~130微米的剛毛。每個(gè)腳趾上有數(shù)百萬(wàn)根剛毛。每根剛毛上還有400根~1000根直徑為200納米的分叉。如此產(chǎn)生的范德華力(分子吸引力,是中性分子間一種微弱的電磁引力)完全足以支撐壁虎的體重。而且濕度越大,其黏附力越強(qiáng)。關(guān)于脫黏,主要是利用了材料的各向異性:在指向不同方向時(shí),剛毛的黏性完全不同。

目前,爬壁機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,利用的技術(shù)有很多,比如AFM刻蝕法,氧化鋁模板孔洞注入成型、電感耦合等離子體刻蝕技術(shù),陣列納米碳管的制備、光刻技術(shù),反應(yīng)性等離子體干刻蝕法,負(fù)壓吸附等。有一些壁面清洗機(jī)器人已經(jīng)被投入使用。那么,蝙蝠俠想要擁有這樣一副手套,大概也不是難事。但是目前還不行,因?yàn)榇蠖鄶?shù)模仿剛毛的材料,其纖維都會(huì)互相黏結(jié),使得接觸面積降低,不是性能不好就是壽命太短。雖然蝙蝠俠不差錢(qián),但在現(xiàn)實(shí)生活中還是無(wú)法擁有蝙蝠護(hù)臂手套。

蝙蝠靴

這是一件科技含量相對(duì)比較低的裝備,除了其中的蝙蝠發(fā)信器。蝙蝠是利用超聲波進(jìn)行回聲定位和獵食的,相互之間也會(huì)利用超聲波來(lái)通訊。所以,蝙蝠發(fā)信器利用超聲波聚集蝙蝠,也不是不可能。當(dāng)然,目前我們的仿生學(xué)還沒(méi)做到這一點(diǎn)。

蝙蝠披風(fēng)

這種披風(fēng)的主體材料應(yīng)該是導(dǎo)電纖維。蝙蝠俠的披風(fēng)可能是由金屬氧化物、有機(jī)物等導(dǎo)電物質(zhì)與高聚物復(fù)合或共混紡絲制成的。這種材料具有耐摩擦、耐氧化及耐腐蝕的能力,而且可以吸收電磁波,達(dá)到隱身的目的。它還是一種記憶纖維,記憶纖維的特性就是在一定條件下,可以恢復(fù)其原來(lái)的樣子。目前,比較好的記憶纖維是把記憶合金混入纖維之中,可見(jiàn),其導(dǎo)電性能也來(lái)自合金。現(xiàn)在用得比較多的是鎳鈦合金,還有電控纖維。電控纖維不起皺、不縮水,洗多少遍都行——這不就省錢(qián)了嘛。不過(guò),蝙蝠俠全身都是鈦合金,蠻值錢(qián)的喲。

武器

蝙蝠俠的腰帶上有一大堆飛鏢、爪鉤槍、纜繩發(fā)射器、爆炸凝膠噴射器、電鋸、激光槍、電磁槍、液壓器、黏膠定時(shí)炸彈發(fā)射器等武器,其中最厲害的應(yīng)是激光槍。激光槍的主要作用是讓敵人僵硬,從而失去反抗能力。電磁槍是一種已經(jīng)存在的武器,具有初速控制靈活、精度高、射程遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。它利用驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈和彈丸之間的磁耦合機(jī)制工作,首先驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈放電,產(chǎn)生脈沖強(qiáng)磁場(chǎng);然后,彈丸感應(yīng)出電流,感應(yīng)電流在脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)的作用下會(huì)產(chǎn)生電磁力,彈丸在電磁力的作用下加速前進(jìn)。

交通工具

蝙蝠車(chē)、蝙蝠摩托、蝙蝠飛機(jī)、蝙蝠直升機(jī)、蝙蝠艇、蝙蝠水上摩托等各種交通工具,其實(shí)本質(zhì)上和現(xiàn)在的交通工具區(qū)別不太大,最多就是安裝了更多的武器,而且跑得更快、外形更拉風(fēng)了。

如果想成為蝙蝠俠都需要做什么?

很簡(jiǎn)單,首先要有10億美元,當(dāng)然如果沒(méi)有這么多錢(qián)也不是不能辦,檔次降低一些就好了:頭盔和盔甲可以用塑料材質(zhì);披風(fēng)可以用化纖材料裁剪,內(nèi)部放置一些鋼絲撐起來(lái);交通工具不太好做,所以就當(dāng)出門(mén)沒(méi)開(kāi)車(chē)吧;至于激光槍?zhuān)桶鸭す夤P裝在玩具槍里,反正也不是真的要扶危濟(jì)困。總之,能用3D打印的就打印。

其實(shí),蝙蝠俠之所以能成為超級(jí)英雄,更多依靠的是他的智慧、勇敢,以及堅(jiān)持正義的品格。

在電影《蝙蝠俠大戰(zhàn)超人》中,蝙蝠俠繼續(xù)帥得拉風(fēng),盡管在現(xiàn)實(shí)生活中想成為超人是不可能的,但要成為蝙蝠俠還是有可能的。當(dāng)然,要成為蝙蝠俠,裝備是很重要的。如果沒(méi)有韋恩工業(yè)的高科技裝備,蝙蝠俠充其量也不過(guò)是個(gè)武士罷了。那么,蝙蝠俠都有什么裝備呢?

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