在中世纪，十字军基督教骑士在中东横扫千军，试图从穆斯林手中夺回耶路撒冷。穆斯林则用一种非常特殊的剑，在欧洲人中迅速获得了神话般的声誉，他们砍杀了侵略者。这些“大马士革刀刃”异常坚固，但又足够灵活，可以从剑柄到剑尖弯曲。据说它们锋利无比，能够轻易地劈开飘落到地面的丝绸围巾，就像劈开骑士的身体一样。
它们是给予穆斯林巨大优势的绝佳武器，而他们的铁匠小心翼翼地守护着制造秘密。这个秘密最终在18世纪消失，没有欧洲铁匠能够完全复制他们的方法。
两年前，德累斯顿大学的Marianne Reibold 和她的同事们揭示了大马士革钢的非凡秘密——碳纳米管。古老的铁匠们无意中使用了纳米技术。
大马士革刀刃是用一种产自印度的名为“乌兹钢”（wootz）的小钢饼锻造而成。所有的钢都是通过让铁与碳结合硬化而成的金属。炼钢的问题在于，1-2%的高碳含量确实能使材料更坚硬，但也使其变得易碎。这对于剑钢来说是无用的，因为刀刃在与盾牌或其他剑碰撞时会碎裂。乌兹钢的碳含量特别高，约1.5%，本应不适合铸剑。尽管如此，由此制成的弯刀却展现出了看似不可能的硬度和延展性相结合的特性。
Reibold 的团队通过分析一把由著名铁匠 Assad Ullah 在17世纪制造的、慷慨捐赠自瑞士伯尔尼历史博物馆的大马士革弯刀，解决了这个悖论。他们将武器的一部分溶解在盐酸中，并在电子显微镜下进行研究。令人惊讶的是，他们发现钢中含有碳纳米管，每根的尺寸仅略大于半纳米。一千万根碳纳米管并排可以放在图钉的顶部。
碳纳米管是由六边形排列的碳原子组成的圆柱体。它们是已知最坚固的材料之一，具有极好的弹性和拉伸强度。在 Reibold 的分析中，纳米管保护着由钢中的铁和碳形成的坚硬易碎的化合物——碳化铁（Fe3C）的纳米线。这就是这种钢材具有特殊性能的答案——它是一种纳米级别的复合材料。碳纳米管的延展性弥补了高碳乌兹钢饼中形成的碳化铁的脆性。
目前尚不清楚古代铁匠是如何生产出这些纳米管的，但研究人员认为，这个过程的关键在于乌兹钢中微量的金属，包括钒、铬、锰、钴和镍。在制造过程中交替进行热处理和冷处理，使得这些杂质分离并形成平面。然后，它们作为催化剂促进了碳纳米管的形成，进而促进了碳化铁纳米线的形成。这些结构沿着杂质形成的平面排列，解释了大马士革刀刃上特有的波浪形条纹，或称“大马士革纹”（见顶图）。
通过逐步完善他们的铸剑技艺，这些古老的铁匠们在使用纳米技术，这比21世纪的科学流行语早了至少400年。生产乌兹钢的矿石来自18世纪已枯竭的印度矿山。随着特定金属杂质组合的不可用，制造大马士革剑的能力也就消失了。如今，得益于现代科学，我们可能最终能够复制这些精美的武器，更重要的是，复制它们所使用的独特钢材。
