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Materialkunde: Hightech in antiken Waffenschmieden

Seinerzeit war Damaszener Stahl furchterregendes Hightech-Material. Die Klingen der muslimischen Krieger führten westlichen Kreuzrittern die überlegene Kunst orientalischer Schmiede vor Augen. In den Waffen von damals steckten sogar schon modernste Nanostrukturen von heute.
Damaszener-SäbelLaden...
Altes Wissen ist häufig von einer anderen Art. Es ist das Ergebnis eines langen, evolutiven Prozesses von Versuch, Irrtum und Erfolg. So mag ein Schmied im Altertum oder Mittelalter auf der Suche nach einem Rezept für die beste Schwertklinge verschiedene Erze, Eisen, Stähle und Gemische ausprobiert haben. Oft taugte das Ergebnis nur dazu, gleich wieder eingeschmolzen zu werden. Aber mitunter war es tatsächlich ein wenig besser als die üblichen Produkte. Also forschte der Schmied weiter in diese Richtung und sammelte seine Erkenntnisse, die er an die folgende Generation weitergab. Wissenschaft war in jenen Tagen nicht selten eine Nebentätigkeit eifriger Handwerker.

Die Vorgehensweise mag langsam gewesen sein und brachte längst nicht immer den ersehnten Erfolg, doch manchmal lieferte sie ganz erstaunliche Resultate. Wie beispielsweise den Damaszener Stahl, der seinen Namen vermutlich dem damaligen Hauptzentrum orientalischen Handels verdankt, der Stadt Damaskus. Ohne zu wissen, was im Inneren ihres Stahls vorging, hatten die Waffenschmiede herausgefunden, dass sie einen bestimmten indischen Stahl benötigten, der einen sehr hohen Kohlenstoffanteil von bis zu zwei Prozent enthielt.

Jedoch nur in einer von zwei Phasen, sodass ein nicht zu heiß geschmiedetes Schwert hart und zäh zugleich war. Auf den Schlachtfeldern im Kampf gegen die Kreuzritter mit ihren nicht konkurrenzfähigen Stählen erfüllten die Damaszener Säbel ihren grausigen Zweck – und verschwanden im 18. Jahrhundert praktisch aus dem Arsenal der weiterhin stahlhungrigen Kriegsindustrie: Die indischen Erzminen waren erschöpft. Das Gewusst-wie reichte nicht mehr aus ohne ergänzendes Gewusst-warum.

Um jenes Wissen ringen die hauptberuflichen Forscher von heute. Oft genug nähern sie sich ihrem Ziel sogar von der theoretischen Seite, die das Warum beschreibt, um das Wie möglichst direkt zu erreichen. So auch beim Bemühen, das Geheimnis des Damaszener Stahls nachträglich zu entschlüsseln. Mit den analytischen Verfahren der Werkstoffkunde haben sie bereits herausgefunden, dass geringe "Verunreinigungen" des Stahls mit den Elementen Vanadium, Chrom, Mangan, Kobalt und Nickel ebenso ihren Beitrag geleistet haben wie die schön geschwungenen Bandstrukturen von Zementit genanntem Eisenkarbid (Fe3C). Sogar Nanodrähte aus Zementit hat man schon in den Klingen entdeckt.

Nun ergänzen Wissenschaftler um Peter Paufler von der Technischen Universität Dresden die Rezeptur um eine weitere Zutat: Kohlenstoff-Nanoröhrchen. In einer Probe aus dem 17. Jahrhundert erkannten die Forscher unter dem Elektronenmikroskop diese winzigen Strukturen, die offiziell erst vor wenigen Jahren überhaupt entdeckt worden waren. Allerdings nicht in irdischem Stahl, sondern in kosmischen Wolken und später in chemischen Laboratorien. Dass persische Schmiede bereits vor mehr als 400 Jahren unwissentlich Nanoröhrchen hergestellt hatten, wirkt da wie ein Anachronismus, der zum Schmunzeln einlädt. Offenbar ist Hightech manchmal nicht mehr als ein alter Hut.

Die Nanoröhrchen im Säbel sind erst nach einer speziellen Säurebehandlung zu sehen. Es handelt sich um mehrwandige Exemplare, die eine hohe Zugfestigkeit aufweisen sollten. Wegen dieser Eigenschaft werden Nanoröhrchen heutzutage in Kunststoffe gemischt, denen sie eine größere Stabilität verleihen – im Prinzip die gleiche Aufgabe, die sie womöglich auch in der Waffe erfüllt haben. Dort dienten sie eventuell auch dem Schutz der Zementit-Nanodrähte, die sie wie eine Hülle umschlossen.

Der genaue Blick auf die alte Klinge bringt die Materialforscher ihrem großen Ziel einen Schritt näher: Die Fähigkeit, den Damaszener Stahl wieder schmieden zu können. Dann aber kaum, um daraus tödliche Schwerter zu formen, sondern eher wegen der ästhetischen Bandstrukturen. Und weil altes und neues Wissen sich im Feuer der Schmiede aufs Schönste vereinen.
16.11.2006

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 16.11.2006

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