完美火药演变是缓慢试错的过程：研究揭示中世纪的火药配方

火药最早于公元900年在中国用于战斗，到13世纪末传遍亚欧大陆，最终作为火器和大炮的推进剂彻底改变了战争。与此同时，枪炮大师们也在修补火药的配方，试图找到理想的混合物。如今，研究人员在《ACS Omega》杂志上发表报告称，重新制作了中世纪的火药配方，并分析了燃烧过程中释放的能量，揭示了完美火药的演变是一个缓慢试错的过程。

尽管在现代武器装备中，火药基本上已经过时。但火药，也被称为黑火药，仍然可用于制造历史武器、烟花和烟火等。这种炸药是由不同比例的硝酸钾（或“硝石”）、硫磺和木炭组合而成。中世纪的配方有时会包括添加剂，如樟脑、清漆或白兰地，目的不明确。Dawn Riegner和Cliff Rogers以及化学家和历史学家团队，想要分析中世纪火药配方的能量学，以帮助了解火药大师在创造这些配方时的意图，提供关于早期火药制造的重要技术信息。

研究人员从公元1336年至1449年的中世纪文献中确定了20多个火药配方。他们制备了这些火药，并使用差示扫描量热法和炸弹量热法，测量了燃烧前和燃烧过程中释放的能量。同时还在西点军校的一个射击场里，用15世纪早期投石机大炮的复制品，测试了其中的几个火药配方。

研究后发现，在公元1338-1400年期间，硝石的比例增加，木炭减少，导致燃烧热降低，这可能为中世纪的炮手创造了更安全的配方。公元1400年后，硝石（最昂贵的成分）的比例略有下降，而硫磺和木炭则有所增加，提高了燃烧热，尽管还是比最早的配方低。某些添加剂，如樟脑和氯化铵的组合，似乎是为了使火药更加坚固。而其他添加剂，如水或白兰地，没有显示出能量优势，但可能有其他目的。例如，可能会使材料在运输或储存期间更加稳定。尽管研究人员在实验室和射击场的有限实验中对火药进行了定性，但必须进行更多的实地工作和测试，以评估哪种配方在历史背景下表现最好。

题为“Evolution of Medieval Gunpowder: Thermodynamic and Combustion Analysis”的相关研究论文发表在《ACS Omega》杂志上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsomega.1c03380