美国队长的星光闪耀的盾牌能够抵御宇宙中最强大的力量，这一切都归功于振金。这种虚构的、几乎牢不可破的元素能够吸收和释放巨大的动能能量。对于现实中的材料科学家来说，它也是梦想的源泉。
“这是一个有趣的议题，因为它几乎涵盖了我们寻找的所有机械性能，”目前在宾夕法尼亚州利哈伊大学任教的材料科学家Ricardo Castro告诉《Popular Science》。“因为盾牌在各个方面都表现出色，这让材料科学家感到非常着迷和受到启发。”
卡斯特罗教授的课程名为“超级英雄工程”，该课程将工程学讲座与物理演示相结合，揭示材料如何帮助超级英雄获得超能力。虽然他们创造的物品并不像雷神索尔的锤子那样强大，但学生们将学以致用，创造出自己的锤子、电池组，甚至盾牌。
那么，现实世界中像美国队长那样的盾牌会由什么材料制成呢？就像要实现时间旅行来收集全部六颗无限宝石一样，这有点复杂。
面对灭霸
材料的原子结构——即单个原子如何排列——赋予其各种特性，如柔韧性与刚性。金属的强度与其原子的相互滑动方式以及材料本身的微观结构有关。
“你不能说某一种金属一定比另一种强，因为它通常取决于你的用途，”卡斯特罗解释说。“假设灭霸抢走了我的盾牌并对其进行压缩。我需要材料承受压缩的需求，与我需要材料抵挡子弹的需求是不同的。”
由碳化钨制成的材料可以对抗压缩力。这种化合物中的原子排列得非常紧密，无法分离，并且非常耐压。它实际上可以与厨房里常见的材料——陶瓷杯——协同工作。当多孔材料如陶瓷与金属混合时，可以产生一种新的、有时更好的混合材料。
“如果你有一种涂有金属层的陶瓷材料，你就可以获得一点二元性。我们称之为金属基复合材料，其中金属和陶瓷颗粒或结构分布在其间，”卡斯特罗说。
抵御九头蛇的子弹
然而，一个强大外星人的力量并不是复仇者必须克服的唯一威胁。在《*美国队长：复仇者先锋*》中，美国队长的盾牌被描绘成能够阻挡二战时期的枪炮子弹。要做到这一点，盾牌需要承受子弹快速而集中的冲击。要最好地偏转子弹，我们必须关注金属的组织结构。
“每种金属都组织成晶体，构成这些晶体的原子以非常可预测的方式聚集在一起，”卡斯特罗解释说。“对于金属，我们有许多结合在一起的晶体，称为晶粒。”
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这些晶体的取向会影响材料的强度。为了承受子弹那快速集中的力，盾牌可以使用铜-钽合金。由美国陆军开发的这种合金是纳米晶体的，它利用微小晶体和纳米级的力量，类似于防弹背心中的凯夫拉纤维。它将铜——一种柔软且延展性好的材料——与钽这种熔点高且非常坚硬的元素混合在一起。
“你可以把它想象成一个蜂巢。蜂蜜是铜，蜡是蜂巢，而钽是实际的框架，可以抵挡子弹，”卡斯特罗说。“所以，抵挡子弹的是那个框架，它基本上可以承受弹丸的冲击并阻止它。”
阻挡火焰
复仇者们一直在与爆炸和火焰作斗争，无论是来自《*美国队长3：内战*》中的内讧，还是来自《*复仇者联盟：终局之战*》中的外星军队。要阻挡火焰，你需要一种材料，它能最好地阻止热量通过。这使得史蒂夫·罗杰斯或萨姆·威尔逊能够长时间握住它而不会被烫伤。
大多数金属是热导体，升温速度比其他表面快得多。具有空气孔隙的陶瓷材料可以帮助平衡这一点。陶瓷具有非常强的共价键，这些键不能自由移动，因此更具隔热性。
“这在太空技术中得到了应用。NASA 使用陶瓷作为防护涂层，可以承受再入大气层时的热量，防止航天器爆炸，”卡斯特罗说。“所以，如果我们有陶瓷材料和这些多孔材料层，外面再涂上金属层，你就可以获得一点二元性。复合材料将两种材料的最佳特性混合在一起。”
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抵御雷神之锤
在卡斯特罗看来，美国队长盾牌最令人兴奋的方面之一是它能够弹回并承受钝力。在现实世界中，如果你将一个物体扔向墙壁，它不会以相同的速度弹回你。
“这违背了所有物理定律，”卡斯特罗笑着说。
然而，有些材料的行为有点像这样，称为形状记忆合金。尼托诺尔是一种镍钛合金，它将镍和钛混合在一起，创造出一种具有一定超塑性的材料。
“超塑性意味着材料能够以很高的程度恢复原状，并且在没有任何变形的情况下回到原来的形状，”卡斯特罗解释说。
正是这种塑性帮助盾牌承受了雷神之锤的巨大冲击力。
一个“美丽的宇宙”
在现实世界中，开发更好、更可持续且可大规模生产的材料，可以说是最大但也是最令人兴奋的挑战。根据卡斯特罗的说法，太空、航空和电动汽车电池仅仅是未来新材料研究将受益的几个领域。
虽然我们（希望）在不久的将来不会与外星军队作战，但开发真正的新材料将有助于Artemis 宇航员安全地进入太空，保护执勤中的士兵，甚至在需要时保卫纽约市免受齐塔瑞人的袭击。
“这是一个美丽的材料宇宙，”卡斯特罗说。
