Вновь подтверждается высказывание, что "Всё новое, это хорошо забытое старое". Вот и с углеродными наноматериалами похожая история приключилась.
Ещё в древности (по некоторым данным в III в д.н.э.), сталевары и кузнецы, сами не подозревая о том, открыли секрет производства новых высокотехнологичных композитных материалов - булата и дамаска. Их использовали для изготовления металлических предметов, отвечающих высоким требованиям прочности и ударной вязкости, наравне с сохранностью режущих свойств, при высокой продолжительности работы (в часности оружия и доспехов). Это два разных материала, с похожими свойствами, но полученные разными способами.
Слиток дамасской стали состоит из чередующихся, двух сплавов железа с различными физико-химическими свойствами. Одни из которых мягкие, пластичные (имеют мелкодисперсную структуру, с низким содержанием углерода), другие твёрдые и прочные (высокоуглеродистые, имеющие ярковыраженную игольчатую форму кристалла). Изделия из дамасской стали, получали путём сварки слоёв ковкой.
Совсем иначе обстоит дело с литым булатом, где чередование различных свойств одного слитка вызвано внутренним "ростом", или же формированием однородной кристаллической решётки, при охлаждении расплава железа с углеродом. Можно сказать, что более твёрдый сплав выступает в роли матрицы (силового каркаса), а мягкий в роли композитного матрикса, заполняющего свободное пространство слитка.
Немецкими учёными в 2006 г., в дамаске были обнаружены многослойные углеродные нанотрубки с содержанием внутри них карбида железа. Катализатором роста углеродных нанотрубок, могли служить примеси содержащиеся в рудах (алюминий, медь, цинк), а так же, непосредственно наночастицы железа, катализирующие рост нанотрубок из оксида углерода, выделяемого при сжигании древесины (древесного угля), при выплавке высокоуглеродистой стали с последующей термической обработкой. Это трубки с расстоянием между соседними графеновыми слоями, близким к величине 0,34 нм, присущей расстоянию между соседними плоскостями кристаллического графита. Углеродные нанотрубки, присутствуют только в мягких слоях стали, которая отличается неоднородной структурой. При ударном воздействии на такое изделие, происходит вдавливание верхнего слоя мягкого матрикса в твёрдую структуру нижезалегающей матрицы, тем самым распределяя основную массу нагрузки на соседние ветви кристаллов, с дальнейшим прорубанием препятствия. Мелкодисперсная структура матрикса (включающая нанотрубки) обуславливает высокие режущие свойства изделия из высокоуглеродистой стали.
Такие высокоуглеродистые стали, имеют при комнатной температуре более высокие показатели прочности и вязкости, чем обычные стали применяемые на производстве. При температурах 600-700 °С, они проявляют свойства сверхпластичности, что позволяет формовать из них сложные детали, открывая широкие перспективы для промышленного применения. Очевидно, что древняя технология значительно проще и совершеннее сложной технологии современного производства подобных материалов.
