Il mistero delle lame di Damasco

Quanti di voi conoscono il mitico acciaio di Damasco ? Per chi non lo conoscesse si tratta di una lega leggendaria la cui tecnica di produzione scomparve circa 300 anni fa e il cui segreto rimase irrisolto per molti anni. Un materiale con cui venivano prodotte armi riconoscibili per le caratteristiche venature ondulate che pervadevano le lame; lame estremamente resistenti ma allo stesso tempo sufficientemente flessibili da poter piegare la punta fino all’elsa e così affilate da essere in grado di tagliare una piuma a mezz’aria.

Per queste straordinarie caratteristiche, per il segreto che è sempre aleggiato sulla sua tecnica di produzione e per la scomparsa di fabbri a conoscenza di esso l’alone di mistero e il fascino dietro le mitiche armi prodotte con questo incredibile materiale è sempre rimasto vivo per gli appassionati del settore, ma nel 2006 gli scienziati dell’Università di Dresden, guidati dalla ricercatrice Marianne Reibold, sono riusciti a fare chiarezza su ciò che rende così unico l’acciaio Damasco.

Sembrerà strano ma come è successo più volte in antichità il segreto dietro la tecnica di produzione dell’acciaio Damasco è l’uso inconsapevole di processi che portavano alla sintesi di nanosistemi.

Ma prima di addentrarci sulla natura di questi nanosistemi è interessante analizzare come venivano prodotte queste lame, o meglio con che materia prima. Il materiale grezzo con cui i fabbri arabi fabbricano questi artefatti erano difatti dei blocchi di un acciaio grezzo indiano particolarmente ricco in carbonio chiamato Wootz.

Ed è qui che sorge un problema, anzi un paradosso perché un acciaio con un elevato contenuto in carbonio (1-2%) è si estremamente duro ma è anche piuttosto fragile e il Wootz con il suo contenuto di circa 1,5% di carbonio avrebbe dovuto essere un pessimo materiale di partenza in quanto le spade prodotte avrebbero dovuto spezzarsi dopo qualche impatto in battaglia invece di avere quelle straordinarie proprietà citate prima.

Ma il team di Reibold è riuscito a risolvere ogni segreto e paradosso analizzando parte di una lama creata dal famoso fabbro Assad Ullah nel diciassettesimo secolo e gentilmente donata dal Museo di Storia di Berne in Svizzera. Nei loro studi i ricercatori hanno scoperto che acciaio conteneva nanotubi di carbonio ( un materiale dall’incredibile elasticità e resistenza alla trazione) contenenti dei nanofili di cementite, un composto estremamente duro e fragile che si forma durante la produzione dell’acciaio.

Il segreto quindi è questo, la presenza di un nanomateriale composito formato da una parte estremamente flessibile (i nanotubi) e una molto dura (la cementite) che assemblati insieme danno origine a strutture in grado di compensare i difetti dei singoli componenti. Se ci pensate è l’equivalente in piccolo del cemento armato dove per ovviare alla fragilità del cemento (il materiale duro) si costruisce al suo interno una maglia di cavi di acciaio (il materiale flessibile).

Ora una domanda può sorgere. Benché inconsapevoli di ciò che in realtà stavano facendo, come riuscivano i fabbri arabi nel medioevo a produrre questo tipo di materiali ? Il segreto secondo i ricercatori guidati da Reibold risiede sia nella tecnica di produzione che nella composizione del Wootz. Quest’ultimo infatti conteneva piccole tracce di Vanadio, Cromo, Manganese, Cobalto e Nickel che attraverso fasi alternate di forgia e tempra avrebbero agito come catalizzatori (promotori) per la formazione dei nanotubi di carbonio che a loro volta avrebbero promosso la formazione dei nanofili di cementite.

Perciò tramite una raffinata tecnica di produzione ormai perduta e un materiale particolare come il Wootz, ormai anch’esso non più disponibile dal diciottesimo secolo, questi fabbri erano in grado di sintetizzare veri e propri nanomateriali.

Che dire incredibile !

Come sempre per finire vi lascio in calce tutti i link riguardanti le fonti che ho utilizzato per la scrittura dell’articolo nonché i riferimenti all’articolo originale di Reibold e il suo team:

  1. Reibold, M., Paufler, P., Levin, A. et al. Carbon nanotubes in an ancient Damascus sabre. Nature 444, 286 (2006).
  2. https://www.nationalgeographic.com/science/article/carbon-nanotechnology-in-an-17th-century-damascus-sword
  3. http://physicsbuzz.physicscentral.com/2021/03/damascus-steel-premier-in-material.html

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