Altes Schwert mit modernen Nanoröhren

In einem alten Damaszener Schwert aus dem 17. Jahrhundert haben Wissenschaftler völlig überraschend Nanoröhren aus Kohlenstoffatomen nachgewiesen. Die Wissenschaftler rätseln nun wie diese „modernen“ Strukturen damals im Stahl entstanden sind.

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Ersten Vermutungen zufolge könnten sich die Nanoröhrchen beispielsweise beim Schmieden der Klingen durch den Zusatz von Holz und Blättern sowie durch die Verwendung bestimmter Eisenerze aus Indien, die als Katalysatoren gewirkt haben, gebildet haben. Die Forscher um Professor Peter Paufler von der TU Dresden berichten über ihre Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Nature.

Bereits 1924 war der Säbel aus Damaszener Stahl, der im Berner Historischen Museum aufbewahrt wird, metallographisch untersucht worden. Doch erst jetzt ist es den Forschern gelungen, in einem zwei Zentimeter langen Stück aus der Klinge des Säbels in einem Elektronenmikroskopie-Labor Kohlenstoff-Nanoröhren nachzuweisen.

Röhren mit Zementit gefüllt

Damaszener Klingen zeichnen sich durch eine besonders kunstvolle Musterung – Damast – eine besonders scharfe Schneide und eine hohe Bruchzähigkeit aus. Die Entdeckung der Nanoröhren wird von den Wissenschaftlern des Instituts für Strukturphysik als Bindeglied zum Verständnis der bislang ungeklärten Entstehung der Musterung beim Schmieden betrachtet.

Die Dresdner Physiker fanden bei ihrer Untersuchung heraus, dass die Kohlenstoffatome jenes Damaszener Säbels in Röhren von bis zu 50 Nanometer (nm) Länge und zehn bis 20 nm Durchmesser angeordnet sind. Die Röhren sind teilweise mit Zementit gefüllt, einer Verbindung aus Eisen und Kohlenstoff, und bilden Zementitnanodrähte.

Die Forscher um Paufler konnten mit diesen Erkenntnissen nicht nur die besonderen Eigenschaften der legendären Klingen besser verstehen, sondern auch Schlussfolgerungen für die Entwicklung neuer Stähle ziehen. Die Verfahren zur Herstellung von Damaszener Stahl sind nicht überliefert.

"Vermutlich geht die Qualität des Stahls auf häufiges Probieren zurück, ohne dass die Schmiede von damals wussten, was mit dem Stahl vorgeht", so Paufler.

(idw – Technische Universität Dresden, 17.11.2006 – DLO)