Учёные открывают тайну дамасской стали

Легендарные клинки использовались (страшно подумать!) ещё в период с 1095 по 1270 гг. для того, чтобы запугать европейских оккупантов «священной земли» исламской цивилизации (в нынешней терминологии известных как «крестоносцы»).

Об этом рассказал лауреат Нобелевской премии по химии Robert Curl Jr, выступая перед зачарованной публикой во время 95-го Индийского научного конгресса в городе VISAKHAPATNAM: в частности, он рассказал, что, согласно современным данным, дамасская сталь изготовлялась мастерами на юге и в центре Индии ещё за 300 лет до н.э.

Самым забавным, – говорил он, – было то, что при изготовлении клинков древние мастера применяли методы нанотехнологии и даже не догадывались об этом. А древний булат всегда оставался острым и прочным, благодаря особой композиции углерода в структуре металла.

Сырьём для его изготовления была особая булатная сталь, называемая «вуц» (wootz steel), получаемая из специальной железной руды, которая как раз и добывалась в центральной и южной части древней Индии и Шри Ланки.

Сталь wootz получалась из этой руды и формовалась с помощью специальных тиглей, в которых она плавилась, выжигались примеси и добавлялись, говоря современным языком, необходимые присадки, включая большое количество углерода (до уровня примерно 1,5 % против 0,1%, которые добавлялись в обычное железо).

Curl Jr напомнил, что даже Tipu Sultan использовал меч из такой стали в битвах против британских войск в конце 18 века.

Писатель Walter Scott в своей книге «Талисман» описал сцену битвы между британским рыцарем Ричардом Львиное сердце и сарацином Saladin, происходившей в конце третьего Крестового похода (в октябре 1192 г.). И в то время как Ричард пользовался отличным британским мечом, блестящим, как солнце, у Саладина была кривая турецкая сабля тускло-голубоватого цвета, украшенная десятками миллионов извилистых линий…

Сэр Curl Jr пояснил, что эти «извилистые линии» были ничем иным, как мельчайшими углеродными наночастицами, которые и придавали такую прочность мечам из дамасской стали.

Удивительно, что по непонятным причинам секрет производства этой стали был надолго утерян: европейские мастера никогда и не пытались воспроизвести эти достижения, и даже мастера исламского мира утратили этот секрет где-то с середины 18-го века.

Однако в наши дни учёные разгадали секреты дамасской стали, и помогли им в этом методы современного материаловедения, методы нанотехнологий.

‘Nanotechnology was used by ancient Indians’

Дамасские клинки изготовлялись при помощи нанотехнологий

Открытие немецких ученых-кристаллографов из Дрезденского технического университета еще больше усложнило попытки раскрыть утраченную технологию изготовления знаменитых дамасских мечей, сообщает журнал National Geographic. Эти мечи ковались на Ближнем Востоке и в Индии с VIII в. и вплоть начала XVIII в. нашей эры из булатной стали, которую еще называют «вуц». Клинки славились своей исключительной прочностью, витиеватой структурой поверхности и небывалой остротой, однако технология их изготовления была утрачена. По легенде, такой клинок мог рассекать надвое упавший на острие лоскут шелка.

Дамасский клинок XVII века (National Geographic)

Изучив молекулярную структуру сабли XVII века под электронным микроскопом, немецкие кристаллографы обнаружили в лезвии углеродные нанотрубки и нановолокна из цементита (карбида железа). По мнению дрезденских исследователей, именно вкрапление этих сложных элементов и объясняет уникальные свойства дамасской стали. Нанотрубки, как оказалось, присутствуют в мягких слоях стали, которая отличается неоднородной структурой.

Ученые предполагают, что углеродные нонотрубки и нановолокна образовывались в клинках вследствие сложного процесса обжига и ковки. А как только клинки уже были практически готовы, кузнецы травили сталь кислотой, нанося на них неподражаемый и узнаваемый рисунок. Специалисты считают, что, поскольку углеродные нанотрубки устойчивы к действию кислоты, они защищали находящиеся внутри них нановолокна из более хрупкого цементита. После травления многие подобные наноструктуры выпирали из поверхности лезвия, придавая клинку сходство с пилой на наноуровне и, соответственно, необыкновенную остроту.

Отчет ученых из Германии раскрывает тайну дамасской стали

Несравненно острые, прекрасные и роскошные мечи и ножи из дамасской стали некогда были предметом роскоши у знатных людей Востока и Запада. К сожалению, вслед за тем, как в конце XVII в. ресурсы железа в главном месторождении, узбекских рудниках, иссякли, технология выплавки дамасской стали также канула в Лету. В XX веке специалисты, прибегая к современным средствам, пытались восстановить технологию дамасской стали, но тщетно.

Совсем недавно, наконец, нашлись ученые, утверждающие, что сделали это.

Как сообщило агентство Юнайтед Пресс Интернэшнл, отчет ученых из Германии раскрывает тайну дамасской стали. Вероятно, благодаря этому, современная обрабатывающая промышленность сможет возродить производство этого знаменитого материала.

В XVIII веке способ плавления дамасской стали был утрачен. Петер Пауфлер из Дрезденского технического университета (Германия) вместе со своими коллегами при помощи электронного микроскопа высокого разрешения подверг анализу саблю из дамасской стали XVII столетия.

Команда Пауфлера обнаружила, что микроскопическая структура дамасской стали указывает на то, что в процессе литья в нее, вероятно, добавлялись другие компоненты, и можно даже утверждать, что это представляет собой самое раннее применение технологии углеродной нанотрубки. С другой стороны эти компоненты способствовали образованию нанопроволок карбида железа, благодаря которым мечи из дамасской стали обладали особенной твердостью и привлекательным внешним видом. Результаты этого исследования были недавно опубликованы в журнале Nature.

Дамасская сталь – древние нанотехнологии

Всем известны уникальные, почти сказочные свойства Дамасской стали. Иделия, сделанные из неё прочны и остры. Новейшие исследования в области нанотехнологий позволили выяснить, что при производстве Дамасской стали применялись углеродные нано-структуры, подобные современным

Кинжал «Крисис»

Кинжал «Дельфин»

«Жизнь и Смерть». Классическое Дамасское лезвие слева и текстурированная сварочная сталь справа. Ручки кинжалов икрустированы золотом и серебром. На кинжале «Смерти» изображён золотой демон, а «Жизни» – серебрянная орхидея

Дамасские сабли и кинжалы изготавливались в X веке в Индии, где они также назывались «вуц».

Профессор Питер Пауфлер (Peter Paufler) из Технического университета Дрездена, провёл ряд исследований дамасских сабель. И сейчас с большой уверенностью может говорить, что при их производстве применялись нанотехнологии.

Peter Paufler

Чтобы это выяснить, кусочек вуца был растворён в соляной кислоте. Результат реакции был заснят Пауфлером c помощью электронного микроскопа. Анализ снимков показал схожесть структуры дамасской стали с современными углеродными нанотрубками, используемыми для увеличения прочности металлов.

(Углеродные нанотрубки – протяженные цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров и длиной до нескольких микрон. Состоят из нескольких свёрнутых в трубку гексагональных графенов и заканчивающихся полусферической головкой).

В составе вуца есть железо и примесь карбида железа, который содержится в виде нанонитей. До исследований Пауфлера было не до конца понятна природа их возникновения. По его предположению, этот эффект возникает именно за счёт использования нанотрубок.

Некоторые примеси в стали при высокой температуре вызывали рост углеродных нанотрубок. (Углерод в вуц попадал как продукт горения дерева и листьев в печи при плавке стали). Созданные трубки наполнялись карбидом железа. Так и возникали эти тончайшие нити.

Очевидно, что в древности люди и не знали, что используют именно нанотрубки и не до конца понимали их природу, но совершенно очевидно, что они обладали технологией их производства.

В данный момент профессор Пауфлер работает над выяснением деталей этой древней технологии. Ведь совершенно очевидно, что она значительно проще и совершеннее сложной технологии современного производства таких материалов.

В наше время, первое упоминание о наблюдении волокон диаметром порядка 100 нм, полученных при термической обработке окиси углерода и железа были опубликованы в статье советских учёных Радушкевича и Лушкиновича в 1952 году. Первый общеизвестный факт наблюдения нанотрубок приходится на 1991 год (исследователь Ииджима), а в 1996 году группа Смоли, Крото и Кёрла была удостоина нобелевской премии за исследования в этой области.

История не столь уж новая, но всегда интересная… Тем более, что многие об этом ещё и не слышали. Поражает, как солидный учёный, лауреат Нобелевской премии по химии (1996) Robert Curl Jr так просто рассказывает эту историю своим индийским коллегам. Никакой заумной «химии», зато откровенный энтузиазм и восхищение научными достижениями древних мастеров, напоминание индийцам о славном прошлом их далёких предков и земляков… Вот как надо выступать перед аудиторией! Ну, а потом идут просто научно-популярные очерки, в которых уже подробно и последовательно рассказывается о поиске и открытии секретов славной дамасской стали… Да, древние мастера, доживи они до наших дней, могли бы чем гордиться. И ещё. Говорят, что и наши уральские умельцы ещё в позапрошлом веке владели секретами получения дамасской стали (булата). Подробностей сейчас не помню, а, вроде бы, они ковали раскалённую добела заготовку клинка и при этом постоянно посыпали её порошком из древесного угля…