Stal damasceńska była wytrzymała i ostra dzięki nanostrukturom?

Ostrza wykonane z damasceńskiej stali przez wiele stuleci były obiektem marzeń europejskich rycerzy i bliskowschodnich wojowników. Ostrością i wytrzymałością nie miały sobie równych. Krzyżowcy, którzy zetknęli się z nimi najwcześniej w końcu XI wieku, opowiadali, że muzułmańscy wojownicy potrafili jednym cięciem rozpłatać hełm i czaszkę, nie szczerbiąc przy tym szabli.

Zdaniem Petera Pauflera z Technische Universität Dresden damasceńska stal swą sławę zawdzięcza nanostrukturom. Są to struktury mające najwyżej kilkaset nanometrów wielkości (czyli poniżej 0,001 mm). Niemiecki naukowiec zauważył je, gdy badał damasceńskie ostrza przez mikroskop elektronowy. Jedna z odkrytych struktur to nanokable, których część jest z bardzo twardego, ale kruchego cementytu (węglika żelaza). Paufler i jego współpracownicy zauważyli, że w damasceńskiej stali te cementytowe nanokable są osłonięte słynącymi z wytrzymałości węglowymi nanorurkami. Zdaniem niemieckiego naukowca, to właśnie połączenie tych dwóch struktur odpowiada za niezwykłą wytrzymałość damasceńskiej stali.

Odkrytym nanostrukturom ostrza z damasceńskiej stali mogły też zawdzięczać swą legendarną ostrość. Choć szczegóły wytwarzania kling nie są nam znane, to wiadomo, że kowale z Azji Centralnej i Bliskiego Wschodu wykuwali je z pochodzącego z Indii surowca (tzw. wootz), który miał odpowiednią zawartość węgla i domieszkę innych pierwiastków, które jak się wydaje decydowały o niezwykłych cechach tej stali. Odpowiednie metody produkcji powodowały powstanie licznych warstw cementytu, które były najgęściej ułożone przy krawędzi tnącej, dzięki czemu była ona twardsza niż reszta ostrza. Mniej twardy „tył” zapewniał zaś ostrzu odpowiednią giętkość, dzięki czemu nie pękało przy mocnych uderzeniach, tak jak broń zrobiona wyłącznie z twardej stali. Te warstwy cementytu tworzą widoczne gołym okiem charakterystyczne smugi, z których słynie damasceńska stal. Końcową fazą produkcji było wytrawienie ostrza kwasem. Zdaniem Pauflera proces ten mógł powodować, że odporne na kwas węglowe nanorurki wystawały jak zęby w pile, znacznie zwiększając ostrość ostrza.

Na podstawie National Geographic i Nature.

Jeśli Paufler ma rację i rzeczywiście damasceńska stal zawdzięcza swe właściwości nanostrukturom, to nie oznacza to, że ich twórcy mieli o tym pojęcie. Po prostu w wyniku eksperymentów stworzyli świetne ostrza, choć nie wiedzieli jak one „działają”. Wydaje się, że technikę produkcji tej stali opracowano około 300 roku p.n.e. w Indiach i na Sri Lance. Około 900 roku n.e. trafiła ona na Bliski Wschód. Damaszek w Syrii, od którego pochodzi nazwa stali, był największym centrum handlu wykonaną z niej bronią, a także sztabkami surowca. Nie ma jednak pewności, czy stal wytwarzano w tym mieście, gdyż dotąd nie znaleziono tam odpowiednich pieców. Wydaje się, że miejscowi kupcy sprowadzali stal z Azji Środkowej i Indii. W XVII/XVIII wieku jej produkcja wygasła z nieznanych powodów (najczęściej sugeruje się wyczerpanie odpowiednich rud żelaza). Wielu specjalistów próbowało zgłębić tajniki wytwarzania damasceńskiej stali. Jak na razie nikt nie zdołał dokładnie odtworzyć tego procesu, ale specjaliści potrafią już wytwarzać bardzo zbliżone ostrza.