Je leest:

Legendarische zwaarden? Nanobuisjes!

Legendarische zwaarden? Nanobuisjes!

Auteur: | 19 april 2010

De legendarische Damascener zwaarden waren sterk, flexibel en braken nooit. Uit Duits onderzoek blijkt dat de Oosterse smeden in 1200 zonder het te weten al nanobuisjes gebruikten om hun wapens te versterken.

De kruisridders reisden ervoor tot in Jeruzalem: een onbreekbaar Saraceens zwaard. De zwaarden van de ‘heidenen’ bleken veel sterker en flexibeler te zijn dan hun westerse tegenhangers. Dat de Damascener zwaarden niet braken op steen of vijandige schilden, zorgde ervoor dat ze in Europa tot mythische proporties werden verheven. Smeden in heel Europa probeerden het spul na te maken, zonder succes. Nu blijkt uit Duits onderzoek dat nanotechnologie verantwoordelijk was voor de unieke eigenschappen van het staal. De koolstof-vervuilingen in het ijzer werden tijdens het smeedproces omgevormd tot nanobuisjes. Nanotechnologie avant la lettre!

Small
Deze rapier is gemaakt van Damascus staal. Hij is waarschijnlijk gesmeed tussen 1580 en 1600 en te bezichtigen in het Musée de Morges in Zwitserland.

Wondererts

Zonder het te weten bedreven de oosterse smeden dus al nanotechnologie. Zoiets is al eerder ontdekt: ook de gouden gloed in glas-in-loodramen bleek een vroege toepassing van nanodeeltjes. De mensen in die tijd zochten de verklaring voor het mythische staal iets dichter bij huis: al het echte Damascener staal kwam uit dezelfde mijn in India. Het erts uit die mijn wordt wootz genoemd.

Alle staal bestaat uit een legering van ijzer en koolstof. Daarbij is het percentage koolstof erg belangrijk: 1-2% koolstof zorgt voor een heel sterk materiaal, maar maakt het ook ‘bros’. Gietijzer is hier een voorbeeld van: het is heel sterk maar niet heel flexibel, waardoor het niet meebuigt maar breekt als de kracht erop te groot is. Niet zo handig voor zwaarden dus, die normaal gesproken minder dan 1% koolstof bevatten. Wootz ijzer bevat 1,5% koolstof, veel teveel dus. Hoe werden deze zwaarden dan toch zo flexibel?

Duitse onderzoekers van de Universiteit Dresden losten deze paradox op door een heel klein stukje van een Damascener zwaard op te lossen in sterk zuur en de samenstelling te bekijken. Het koolstof in wootz bleek voornamelijk ijzercarbide te zijn, een zeer sterk doch bros materiaal. Ook bevatte het ijzer sporen van zeldzame metalen als vanadium, chroom, magnesium, kobalt en nikkel. Vervolgens keken ze onder de elektronenmicroscoop naar de structuren in het materiaal. Het bleek tot op de nanoschaal geordend. Kleine nanobuisjes van een halve nanometer lang, beschermden een kern van ijzercarbide. De combinatie van de flexibele nanobuisjes met het sterke ijzercarbide is waarschijnlijk de reden dat de zwaarden zo sterk waren.

Vervuilingen

Hoe de nanobuisjes precies ontstonden, daar kunnen de onderzoekers alleen naar gissen. In ieder geval anders dan hoe wij het nu doen, waarschijnlijk gebeurde het tijdens het smeden. Tijdens dat proces werd het staal meerdere keren extreem verhit en weer vlug afgekoeld. Als het staal heet en zacht was, ‘vouwde’ de smid het staal op en hamerde het weer uit. Hierdoor vormden er laagjes binnen het metaal wat het staal harder maakte. Deze methode op zich was niets bijzonders.

Medium
De onzuiverheden in het Damascener staal vormen na het smeden deze karakteristieke lijnen.

Maar de vervuilingen in het wootz werden uit het ijzer in tussenliggende laagjes gedwongen en gingen waarschijnlijk een eigen leven leiden. De sporenelementen katalyseerden de vorming van de nanobuisjes, die op hun beurt weer het ontstaan van nanodraden ijzercarbide stimuleerden. Al het zwaard af was, bleven deze laagjes zichtbaar in staal. Het strepenpatroon werd zelfs als een kwaliteitskeurmerk beschouwd.

Al vanaf 1200 werden er in India dit soort zwaarden gemaakt. Ze werden via Damascus naar het westen verhandeld, daarom noemen wij ze zo. Maar ook de andere kant van de wereld was geïnteresseerd in supersterke superscherpe zwaarden. En ook daar werden er legendarische krachten aan toegekend: de katana’s van de Samoerai vertoonden ook de karakteristieke tekening van het Damascenener staal. Helaas raakte de mijn rond 1800 uitgeput. Je kunt dus geen Damascener keukenmes meer laten maken, maar ze alleen nog in het museum bewonderen.

Small

Wat vind jij van de veelbelovende nieuwe toepassingen van nanotechnologie? Brengt nanotechnologie een betere wereld, of zijn de risico’s te groot? Geef je mening in de NanoDiscussie van Kennislink!

Meer over nanobuisjes op Kennislink

Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/nanobuisjes/index.atom?m=of", “max”=>"10", “detail”=>"minder"}

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 19 april 2010

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.