Вещество, которое быстро превращается из жидкого/студенистого в твердое?

Вопрос: существует ли жидкое или желеобразное вещество, которое, оказавшись вне тела, могло бы затвердеть и стать достаточно твердым, чтобы его можно было использовать в качестве инструмента?

Сеттинг представляет собой низкое фэнтези без магии, но с существами, которые пошли другим путем в эволюции из-за жесткого давления окружающей среды.


Чего я хочу достичь

Я хочу, чтобы существо могло делать импровизированные инструменты из материалов, находящихся внутри его тела. Процесс затвердевания должен начинаться сразу после выделения и выполняться за секунды или минуты, часы убили бы мои намерения. Их результат не обязательно должен быть долговечным, достаточно однократного использования. По сути, биологический прототип 3D-принтера с ограниченным использованием.


Возможно ли это без создания какого-то фантастического вещества/материала? Я изучал кристаллы и затвердевание, но не нашел ничего убедительного. К сожалению, они слишком долго формируются.

Если такое вещество существует, было бы неплохо, если бы вы могли указать, существуют ли условия, которые необходимо выполнить, такие как давление, тепло/холод/электричество или какой-то материал, который существо должно проглотить. Существо может иметь некоторые особые атрибуты, чтобы соответствовать этим условиям, но с этим должен справиться я.

Я немного беспокоюсь, что такой процесс затвердевания вызовет жар или некоторую боль, но я не разбираюсь в этой области.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Смешивание двух веществ или добавление другого внешнего фактора для отверждения является законным подходом. Наиболее важной является скорость затвердевания, так как она должна быть твердой за считанные секунды. Результат может быть грубым и использоваться только один раз. Мелкая детализация не нужна. Этот процесс не заменит обычный способ создания объектов, но поможет в особых ситуациях.

Не могли бы вы дать определение понятиям «инструмент» и «долговечность»? Молоток, который вы можете использовать, чтобы разбивать моллюсков, немного отличается от топора, который вы можете использовать, например, чтобы срубить дерево. Нужны ли мелкие детали, как кончики ювелирных отверток, или достаточно грубых материалов?
Человеческая кровь может за считанные минуты затвердевать, образуя сгустки и струпья. Может быть, у ваших существ есть более продвинутая форма этого?
Вы читали книгу Нивена и Пула "Сучок в глазу бога"? Некоторые из инопланетян в нем могут делать что-то подобное, но на самом деле нам не дается никакого биологического объяснения того, как они это делают.
@StarfishPrime Прочный ровно столько, сколько пластик, напечатанный на 3D-принтере. Вы можете ударить и ранить кого-нибудь пластиковым мечом, но он сломается в процессе. Этого достаточно для моей цели.
@alexgbelov может ли кровь в любом процессе затвердеть так сильно, чтобы сформировать объект? Звучит как-то неправдоподобно для меня. Я открыт для самой идеи.

Ответы (13)

Я ожидаю, что двухкомпонентная эпоксидная смола подойдет лучше всего, например, двухкомпонентный клей, который быстро затвердевает при смешивании, или материал, используемый для плавания легких лодок при опрокидывании.

При раздельном хранении оба компонента жидкие, но при смешивании быстро затвердевают. Тиолы быстро реагируют с эпоксидами при комнатной температуре и могут быть ответом, который вы ищете, хотя вам следует учитывать токсичность экзопии.

обратите внимание, что эпоксидные смолы предназначены только для придания вам грубой формы, так как вам нужно придать форму биологическому контейнеру, чтобы он сформировался. Например, таким образом вы никогда не сделаете острое лезвие.
Вы можете создавать более сложные формы из эпоксидной смолы, рисуя ее слой за слоем по мере ее затвердевания. Таким образом, вы даже можете создавать острые края.
да, но это будет очень медленно.
Послойное окрашивание также помогает смешивать смолу и отвердитель, поскольку позволяет использовать гораздо более «агрессивные» отвердители для ускорения изготовления инструмента.
Или выделять одно соединение и затвердевать под воздействием излучения, как это делается с нашими УФ-отверждаемыми смолами.
@John: Зависит от того, что вы подразумеваете под «острым». Вы не собираетесь бриться чем-либо, сделанным из любой эпоксидной смолы, с которой я когда-либо сталкивался, но у меня есть довольно хороший кинжал, сделанный из углеродного волокна (предположительно, не обнаруживаемый металлоискателями, хотя я никогда не проверял его), который хорошо колоть и резать.
@jamesqf дело не в материале, а в том, как его нужно изготавливать, лезвие имеет прецизионную форму, которую клеточная механика не может сделать быстро. единственный способ быстро сделать форму из эпоксидной смолы — это использовать органическую форму, которая либо изготавливается на заказ (таким образом, такая же медленная, потому что форма требует вечности), либо полагается на мышечную гибкость, формирующую какую-то барсук, которая победит. т дать вам точность. методы осаждения могут обеспечить точность, но не скорость.
Мне нравится этот ответ. Я добавил еще один ответ, который решает проблему «нужна форма для смолы». Если вам нравится комбинация, не стесняйтесь включить мой ответ в свой.
Это звучит многообещающе. Два органа для разделения жидкостей в полном порядке. Острота не является решающим фактором, если таким кинжалом можно кого-нибудь заколоть. Сколько времени потребуется, чтобы такой процесс смешивания полностью затвердел? Достаточно грубой оценки.
Время отверждения @TinyTinkerWorkshop может варьироваться от нескольких секунд до нескольких минут в зависимости от используемых эпоксидных смол. Также можно смешать разное количество катализатора отверждения. Слишком много катализатора может сделать затвердевание почти мгновенным, но вызвать растрескивание. Сходите в хозяйственный магазин и купите пару брендов, чтобы поиграть с ними. Ищите «литье акрила».

Шелк паука может быть полезен. Хотя обычно он ассоциируется с нитевидными структурами, нет причин, по которым его нельзя наматывать или каким-либо иным образом откладывать в другие формы. Шелк паука бывает самых разных типов с различными свойствами. Он может быть липким или нет, а некоторые виды шелка обладают исключительной прочностью.

Но какой бы организм ни производил его, он должен иметь возможность хранить большое его количество для таких целей.

Если вас беспокоит только емкость, возможно, вы могли бы придумать какие-нибудь махинации с ГМО, чтобы перенести гены паучьего шелка в какое-нибудь более крупное существо (и, пока мы здесь, добавить фрикционные подушечки для пальцев, увеличить базовую силу, вылечить близорукость и, возможно, даже придумать что-нибудь необычное). цвет кожи)
Если мы говорим о защитном механизме, это было бы вполне жизнеспособно, но я немного подозреваю, что вы могли бы каким-то образом превратить паучью паутину во что-то вроде молота или кинжала.

Шелк паука + смолы

Многие различные древесные смолы полимеризуются при высыхании и используются для изготовления клеев и лаков. Объедините что-то подобное с большим количеством паукообразных фильер, и вы получите биологический эквивалент углеродного волокна. Не обязательно лучший, если вы хотите сделать молоток, но вы всегда можете добавить подходящий камень или другой найденный материал, чтобы добавить ему некоторую плотность.

Сколько времени занимает процесс сушки? Скорость будет напрямую влиять на способность формировать объект.
Я думаю, что большинство смол или лаков обычно находятся на уровне «от минут до часов», но это зависит от того, до какой точки вы хотите дойти — что-то может быть пригодным для использования задолго до того, как оно полностью отвердеет. И если вы говорите об инопланетной биологии, то у вас определенно может быть что-то, что лечит быстрее. Возможно, они даже смогут манипулировать концентрацией производимой смолы, чтобы регулировать время отверждения или другие свойства.

Его нет, проблема в том, что вы ищете не просто быстрое изменение фазы, а быстрое изменение фазы контролируемым образом.

Есть много способов быстро сделать материал, но гораздо меньше способов придать ему форму . Независимо от того, что вы используете, вы по-прежнему ограничены скоростью производства и перемещения материала, биологическая система не может быстро производить значительные количества материала. Даже используя эпоксидные смолы, вы получаете один инструмент из хранящегося материала, а следующий приходится ждать несколько дней.

Вдобавок ко всему, чем быстрее вы хотите, чтобы он формировался, тем более грубыми и менее точными вы можете сделать инструменты, эпоксидная смола в формуемом мешке в теле будет просто комком в грубой форме инструмента, если вы используете прецизионное осаждение для получения точной формы, на которое у вас уходит от нескольких часов до нескольких дней, поскольку вы ограничены скоростью миграции клеток. Вы можете использовать решетку из специализированных ячеек, заполненных эпоксидной смолой, но она будет хрупкой, и ее регенерация займет целую вечность. Сделать твердую массу легко, а контролируемую форму сложно.

Хуже того, калорийность такого предприятия делает его невозможным для развития, поскольку оно использует гораздо больше калорий, чем вы можете получить с помощью одного инструмента в краткосрочной перспективе. вот почему использование изготовленных инструментов является таким выгодным, очень небольшим вложением калорий.

OTOH, если вы поместите орган экструдера, то у вас есть биологический 3-D FDM-принтер. По крайней мере, это может показаться читателю правдоподобным.
@CarlWitthoft, вы все еще говорите о десятках минут или часах, чтобы что-то сделать.
калории могут не быть проблемой, если вы можете съесть их, когда закончите (например, пауки едят свою поврежденную паутину).
@ Nosajimiki-ReinstateMonica правда, но если он достаточно слаб, вы можете его разжевать и съесть, он будет плохо работать со многими инструментами. Паучий шелк работает, потому что имеет очень большую площадь поверхности и может растворяться в желудочной кислоте.
Ваше критическое мышление приветствуется, и некоторые из обнаруженных вами проблем оправданы. Грубость на самом деле не проблема. До тех пор, пока грубый импровизированный кинжал все еще может нанести удар и ранить кого-то, этого будет достаточно. Я бы не позволил этим существам создавать предметы в повседневном процессе, это более или менее особая способность. Использование вещества поверх другого объекта для экономии материала/энергии является законным, и я уже принял это во внимание. Все еще хорошие выводы.
ОП требует не фазового перехода, а химического изменения (по крайней мере, потенциально).
@CarlF из жидкого состояния в твердое - это фазовый переход. Способ его производства не имеет отношения к фазовому переходу.
@Джон, это не фазовый переход, потому что это другое вещество. Если вы реагируете кислородом с кремнием, вы не меняете фазу кислорода, вы создаете диоксид кремния, который при этой температуре является твердым.
@CarlF по-прежнему включает фазовый переход link.springer.com/article/10.1007%2FBF00729372 и sciencedirect.com/book/9780444519115/…
Это становится расширенной дискуссией, @John. Ваша первая ссылка не поддерживает ваше утверждение. «... кристаллизация и мезофазные переходы, фазовое разделение жидкость-жидкость, стеклование и гелеобразование» не являются окислительно-восстановительными реакциями. Второй пограничный.
@CarlF при чем здесь окислительно-восстановительные реакции? пожалуйста, прочитайте бумажные реакции на эпоксидную смолу, которые редко бывают одноступенчатыми. Не стесняйтесь создавать чат.

Это как ответ и как комментарий ко всем остальным ответам. Я специально хочу решить проблему формирования.

Способность существа естественным образом плеваться смолой, вероятно, является наступательным талантом, предназначенным для того, чтобы плевать в лицо противникам и добыче. Это, вероятно, означает, что панцирь эволюционировал, чтобы не прилипать к той же самой смоле. Или панцирь может выделять масло по мере необходимости, чтобы он не прилипал. Это делает его отличным материалом для плесени.

Вам нужен форм-фактор для затвердевания эпоксидной смолы или смолы внутри, если вы хотите создавать инструменты. Почему бы существу не использовать собственный панцирь? Предположим, у вашего существа есть бронежилет. По мере того, как они становились цивилизованными, потребность в поддержании доспехов в боевой готовности отпала. Таким образом, они могут вырезать фигуры в нем. Вы можете сделать разумную форму молотка на бедре. Вы можете сделать форму лезвия на предплечье. Линейка фиксированной длины или даже детали для логарифмической линейки на другой руке. Если вы просверлите панцирь сбоку, вы можете создать валы, в которые можно вставить шипы, гвозди (например, для установки палатки).

Резьба похожа на татуировки. Существо должно было выбирать свои инструменты на протяжении всей жизни.

Мне очень нравится, куда ты идешь. Это может не подходить для одного из моих персонажей, но для вида с глубоким знанием мира. Спасибо.
Мне особенно нравится идея, что резные фигурки подобны татуировкам, они приобретают значение, выходящее за рамки практического, и становятся частью личной истории существа.

По ряду причин, описанных в других ответах, я думаю, вам будет трудно придумать исключительно биологический процесс, который выполняет это. Однако, если вы немного расширите требования, у вас будет гораздо больше возможностей.

Вместо того, чтобы возлагать ответственность на биологические системы существа, включите в него и окружающую среду. Например, существо может производить жидкость, которая при смешивании с песком и замешивании заставляет ее схватываться и затвердевать, как цемент (некоторые насекомые строят таким образом гнезда). Или, если бы он производил достаточно кислое вещество, он мог бы использовать его для растворения/травления определенных минералов (например, известняка) и превращения их в инструменты. В подобных случаях большая часть массы инструментов поступает из окружающей среды. Ваше существо должно только произвести реагент, необходимый для преобразования сырья во что-то достаточно похожее на инструмент.

На самом деле это хорошая идея, мне нравится. Я хочу оставить вещество в части тела, но можно использовать что-то внешнее для смешивания. У вас есть какие-то конкретные примеры с информацией о твердости и о том, сколько времени занимает отверждение?
@TinyTinkerWorkshop «Твердость» — очень широкое понятие, которое может означать много разных вещей. Что-то может быть чрезвычайно «твердым» и хрупким (алмазы) или может поглощать много силы в одном направлении и очень мало в другом (бумага). О каких инструментах вы говорите? Знание того, какие силы они будут выдерживать, поможет определить, какой тип материала вам нужен.

Эпоксидные смолы и клеи часто начинают полимеризоваться под воздействием внешней влаги, при этом они остаются жидкими, пока находятся в тюбике, защищенном от молекул воды.

Да, их реакция экзотермическая, иначе самопроизвольно не произойдет.

Если вы когда-нибудь оставляли клеевой тюбик открытым, вы знаете, что он довольно быстро превращается в твердое тело.

Скорость реакции можно настроить, добавив правильное привыкание: когда вы склеиваете две детали вместе, вы не хотите держать их прижатыми в течение нескольких часов, и вы не хотите, чтобы клей стал настолько горячим, что повредил детали.

Если вы когда-нибудь в детстве проливали клей быстрого действия на палец, вы, вероятно, помните, что он схватывался за несколько секунд, и вы чувствовали некоторое тепло, но не получали ожогов.

Не могли бы вы дать более подробную информацию? Я не очень хорошо разбираюсь в химии, поэтому возникают глупые вопросы: можно ли ускорить процесс с помощью большего количества влаги/воды? Каков будет промежуток времени, чтобы затвердеть? Возможно ли смешивание с водой или другой жидкостью для ускорения процесса? Насколько горяча реакция? Я ожидаю серьезных ранений.

Смолу, которую стоматологи используют для «белых» пломб, можно рассматривать как доказательство концепции. Для удобства стоматолога эта смола остается мягкой до тех пор, пока затвердевание не будет катализироваться голубым лазерным излучением. Он также антикатализируется кислородом, поэтому тонкая поверхностная пленка из нескольких молекул всегда остается незатвердевшей. Это делается для того, чтобы сверху можно было поместить еще один слой смолы (тем самым исключив кислород) и скрепить слои лазером. Он достаточно твердый и прочный, чтобы его можно было использовать в качестве зуба десятилетиями.

Таким образом, все, что необходимо, — это заменить катализатор синего света химическим катализатором, добавляемым в момент выделения материала. Или, возможно, большая степень светочувствительности, и существо может использовать эти выделения только в солнечный день.

Сотня миллионов лет эволюции могли бы создать смолу лучше, чем несколько инженеров-химиков сумели создать всего за несколько лет.

Помимо эпоксидной смолы, о которой уже упоминалось, есть еще один вариант.

Фоточувствительная смола

Это штука, которая используется в экспериментальной 3D-печати (погуглите, круто). Если ваше существо может выделять каплю в форме инструмента, эта капля может легко затвердеть на солнце. Преимущество в том, что вам нужен только один компонент, но затвердевание может занять больше времени, и это не сработает ночью.

Но тот факт, что он не работает ночью, может быть полезен с точки зрения повествования.

Я также собирался предложить УФ-смолы, как в 3D-принтерах SLA. Он также не будет работать в помещении, если только не будет задействован ультрафиолетовый свет. Вы можете найти множество брендов на таких сайтах, как Amazon, хотя выяснить, из каких химических веществ они сделаны, не так просто. Я посмотрел, так что я могу сделать свой собственный, и еще не нашел окончательного «рецепта».

Галлий становится полностью жидким при температуре выше 85°F, а когда температура ниже примерно 75°F, он становится примерно таким же твердым, как «холодный воск свечи» (по словам одного парня, который некоторое время с ним игрался). Хотя это будет недостаточно сложно для шипа или болта, из него можно сделать некоторые ключи и замки, шестеренки или миски/тарелки/чашки (только избегайте горячего супа!).

https://en.wikipedia.org/wiki/Неньютоновская_флюид

Возможно, вы ищете неньютоновскую жидкость.

Самые известные примеры — это вещи, которые под давлением становятся менее текучими, поскольку они хорошо работают в качестве доспехов. Однако они идут в другом направлении - со способностью становиться более текучими под давлением; а также может работать со временем.

Это означает, что если бы тело удерживало некоторое количество этой неньютоновской жидкости под давлением; он останется жидким; но при освобождении; станет более вязким, чтобы казаться твердым.

Для большинства этих жидкостей процесс не является односторонним; это означает, что если он снова попадет в те же условия; он снова станет таким же вязким, как и был. Так что, хотя это можно использовать как инструмент; возможно, вы не сможете использовать его, чтобы применить большую силу к чему-либо.

Как указывает ответ Джона: есть много проблем с эпоксидными смолами, как предполагает большинство других ответов. Им очень трудно придать форму и биологически реабсорбировать, что создает серьезные проблемы с возможностью вторичной переработки и производством. Хотя формирование предмета, вероятно, можно преодолеть, для создания инструмента из смолы требуется много калорий по сравнению с поднятием острого камня или палки: это делает очень маловероятным развитие адаптации, если только вы не сможете съесть его, когда закончите с ним. это.

Лучшим решением может быть что-то вроде АБС-пластика.

ABS - это органический пластик, который теоретически может быть получен из органических соединений в процессе, подобном двухкомпонентному эпоксидному составу. Он не такой твердый, как эпоксидная смола, но все же достаточно твердый, чтобы из него можно было сделать многие типы грубых инструментов. Основная причина использования этого более мягкого пластика заключается в том, что ему можно легко придать форму и растворить его с помощью другого органического соединения: ацетона.

Ацетон можно использовать для придания формы, сглаживания и ремонта АБС-пластика https://www.youtube.com/watch?v=Pm3Yn6XKufg , https://www.youtube.com/watch?v=2YIV0XVkkPE . Таким образом, вместо того, чтобы пытаться выплюнуть полностью готовый инструмент со смолой, ваше животное может выплюнуть комок АБС-пластика в нужной ему грубой форме, а затем выделить ацетон, чтобы сформировать пластик в своих руках, как глину, пока он не примет правильную форму. В этом поместье вы удовлетворяете потребность в быстрых специальных инструментах, не нуждаясь в формах для их отливки.

Когда ваше животное закончит, оно просто съест пластик, используя слюну, богатую ацетоном. На 0:27 в этом видео: https://www.youtube.com/watch?v=AM3rl1JFsuY вы можете увидеть, как быстро ацетон может растворять большие предметы из АБС, а это означает, что ваше животное может довольно быстро восстановить много потерянных калорий. и легко, как паук, поедающий собственную паутину.

ABS достаточно прочен сам по себе, чтобы сделать много простых инструментов: гаечные ключи, культеры, бутылки с водой, костры и т. д. В тех случаях, когда вашему животному нужно что-то более тяжелое, например, молоток, или рубящую способность, например топор, оно все равно сделает хороший материал для изготовления ручек, чтобы вы могли просто взять камень, который вам нужен, и позволить своей слюне сделать все остальное.

Острый край можно сформировать, сначала создав круглую каплю эпоксидного вещества, а затем, когда она затвердеет, разбить ее на куски. Некоторые части могут иметь края, похожие на лезвия, поэтому их можно использовать как нож или кинжал. Внезапное изменение температуры может помочь разбить сгусток твердого вещества, который иначе трудно разбить. Например, у существа высокая внутренняя температура тела, но оно живет в арктическом регионе. Он производит каплю материала, похожего на эпоксидную смолу, внутри своего тела, а затем бросает его в снег, где тот разбивается на осколки.