Kaptan Amerika’nın ikonik yıldız desenli kalkanı, neredeyse yok edilemez oluşuyla tanınıyor. Marvel evreninde bu özellik, hayali bir metal olan vibranyum sayesinde sağlanıyor. Vibranyum, kinetik enerjiyi emme ve geri salma yeteneği ile öne çıkıyor. Bu kavram, malzeme bilimi açısından ilgi çekici bir konu olarak görülüyor.
Lehigh Üniversitesi’nden malzeme bilimcisi Ricardo Castro’ya göre, Kaptan Amerika’nın kalkanı, mühendislik açısından dikkat çekici mekanik özellikler barındırıyor. Castro, Popular Science’a verdiği röportajda, “Bu, bir malzemede bulunmasını isteyebileceğiniz neredeyse tüm mekanik özellikleri kapsayan bir örnek,” ifadelerini kullandı. Bilim insanları ve mühendisler için kalkanın olağanüstü yetenekleri araştırmaya değer bir konu oluşturuyor.
Malzemelerin atomik yapısı, sertlik ve esneklik gibi özellikleri belirler. Bir metalin dayanıklılığı, atomlarının stres altındaki hareketine ve mikro yapısına bağlıdır. Castro, “Bir metalin her zaman diğerinden daha güçlü olduğunu söyleyemezsiniz; kullanım amacına bağlıdır,” diyor. “Eğer Thanos kalkanı bükmeye çalışırsa, malzemenin farklı özelliklere sahip olması gerekir. Ancak mermileri durdurması gerekiyorsa, başka bir yapı kullanılmalıdır.”
Tungsten karbür gibi malzemeler, yüksek basınca karşı oldukça dirençlidir. Bu metalin atomları sıkı bir şekilde paketlenmiştir ve bu da ona olağanüstü sertlik kazandırır. Seramikler de benzer bir şekilde sertlik sunarken, belirli metallerle birleştirildiğinde esneklik ve dayanıklılık arasında bir denge sağlanabilir. Metal-matris kompozitler olarak bilinen bu malzemelerde, metal ve seramik parçacıkları birlikte dağıtılır.
Kaptan Amerika’nın kalkanı, savaş sahnelerinde mermileri sektirebiliyor. Gerçek hayatta bunun başarılması için, kalkanın metalinin yüksek hızdaki yerel darbelere dayanacak şekilde tasarlanması gerekir. Metaller, kristal yapılar ve atomik örgülerden oluşur. Bu kristaller, büyük tane yapıları oluşturarak malzemenin mermi direncini etkileyebilir.
Gerçek dünyada böyle bir kalkan için potansiyel bir malzeme, ABD Ordusu tarafından geliştirilen bakır-tantal alaşımıdır. Bu malzeme, Kevlar’a benzer nano kristaller içerir ve yüksek darbe direncine sahiptir. Malleable (kolay şekil alabilen) bakır ile nadir ve son derece sert bir metal olan tantalum’un birleştirilmesi, dayanıklılık ile esnekliği dengeler. Castro, bu yapıyı “Bakır bal gibi esneklik sağlarken, tantalum bir petek yapısı oluşturarak darbeyi emer,” şeklinde açıklıyor.
Kaptan Amerika’nın kalkanı, patlamalar ve yüksek sıcaklıklara karşı da direnç gösterebiliyor. Aşırı ısıya dayanıklı bir malzeme, enerjiyi etkili bir şekilde dağıtmalı ve kullanıcının zarar görmesini engellemelidir. Metaller ısıyı hızla ilettiği için termal koruma açısından ideal değildir. Seramikler ise mikroskobik hava boşlukları içerdiğinden, ısı transferini yavaşlatır. NASA, uzay araçlarını atmosfer girişinde korumak için seramik kaplamalar kullanmaktadır. Seramik katmanlarla kaplanmış metal kompozit bir kalkan, hem sıcaklığa hem de darbelere dayanıklı bir yapı oluşturabilir.
Kaptan Amerika’nın kalkanının en dikkat çekici özelliklerinden biri de atıldıktan sonra geri dönmesi ve fizik kurallarını adeta hiçe saymasıdır. Gerçek dünyada bir nesne bir yüzeye çarptığında aynı hızla geri sekmez. Ancak şekil hafızalı alaşımlar bu etkiyi taklit edebilir. Nitinol olarak bilinen nikel-titanyum alaşımı, büküldüğünde eski şekline dönebilir. Castro, “Süperelastiklik, malzemenin kalıcı deformasyona uğramadan eski haline dönmesini sağlar,” diyerek bu tür alaşımların büyük darbelere dayanıklılığını vurguluyor.
Günümüzde en büyük zorluk, gelişmiş malzemelerin sürdürülebilir ve ölçeklenebilir bir şekilde üretilebilmesidir. Malzeme bilimi, özellikle uzay keşfi, havacılık ve elektrikli araç bataryaları gibi alanlarda büyük ilerlemeler kaydetmektedir. Uzaylı istilaları gerçek bir tehdit olmasa da, yeni nesil malzemeler astronot güvenliğinden askeri savunmaya kadar birçok kritik alanda kullanılmaktadır.
