千年的奈米寶刀

千年的奈米寶刀
知識通訊評論第49期

奈米碳管是時髦玩意兒？你恐怕搞錯了。十字軍戰士與揮舞大馬士革花紋利刃的穆斯林激戰時，就領教過奈米碳管的威力了。

從西元九百年保留至今的大馬士革古董軍刀（sabre）現存於敘利亞。它堅韌銳利，由一種烏茲鋼（wootz）製成。

這種軍刀上頭有條紋圖案，據說是在鍛鑄過程中產生。但是這種利刃的製造秘訣早在十八世紀就失傳。

德國德勒斯登大學材料學者包福樂（Peter Paufler）與同事以電子顯微鏡觀察軍刀的材質，發現烏茲鋼的微結構（microstructure）是一種奈米尺寸的管子，就像現代科技中使用的奈米碳管，重量輕卻很堅固。

學者發現，要先用鹽酸浸蝕刀面，把刀上另一種微結構「膠鐵（碳化鐵）奈米線」去除，這種奈米管才會顯現。

烏茲鋼包含了摻有過渡金屬雜質的印度鐵礦。一般認為，這些雜質促使膠鐵奈米線形成，但是其中奧妙沒人知曉。包福樂認為，奈米碳管可能是解開迷團的關鍵。

包福樂說，在高溫焚燒木材與樹葉以製造烏茲鋼的過程中，印度鐵礦裡的雜質，可能促使樹木中的碳轉變成奈米管。這些奈米管中可能填裝了許多碳化鐵，終至產生了花紋般的奈米線。

不過，包樂福的觀點缺乏有力證據。愛荷華州立大學鋼鐵專家范霍文（John Verhoeven）指出，包福樂看到的東西應該是別的。由於碳化鐵本來就可變成長條狀，這些長條結構造成的花紋，恐怕與奈米碳管毫無關係。

柏克萊加州大學物理學家澤特爾（Alex Zettl）說，另一個問題是，穿透式電子顯微鏡（TEM）設備裡面有時候也會出現奈米管。包福樂坦承，這種狀況實難避免，但是他用了許多儀器研究這些刀，他相信這些奈米管來自刀本身。

研究奈米管的專家認為，如果包福樂所言屬實，顯示印度鑄鋼師傅功夫到家。英國諾丁漢大學化學家柯羅畢斯托夫（Andrei Khlobystov）說：「重點是，這些奈米管早在被人發現之前，就很有用處。這也激勵我們努力發展奈米結構的新式應用。」

包福樂說，接下來，他要用最先進的奈米碳管知識，與鑄刀師傅合作，把失傳的技術找回來。