Впервые использованный в бою в Китае примерно в 900 г. н.э., порох распространился по всей Евразии к концу 13 века, в конечном итоге произведя революцию в военном деле в качестве топлива в огнестрельном оружии и артиллерии. Тем временем мастера-артиллеристы возились с формулами пороха, пытаясь найти идеальную смесь. Теперь исследователи, сообщающие в ACS Omega, воссоздали средневековые рецепты пороха и проанализировали энергию, выделяемую при сгорании, обнаружив, что создание идеального пороха было медленным процессом проб и ошибок.
Несмотря на то, что в современном оружии в значительной степени устарел, порох, также известный как черный порох, все еще используется в историческом оружии, фейерверках и пиротехнике. Взрывчатое вещество представляет собой комбинацию различных соотношений нитрата калия (или «селитры»), серы и древесного угля. Средневековые рецепты иногда включали интересные добавки, такие как камфора, лак или бренди, с неясными целями. Дон Ригнер, Клифф Роджерс и их команда химиков и историков хотели проанализировать энергетику средневековых рецептов пороха, чтобы помочь понять намерения мастеров-артиллеристов при создании этих формул, а также предоставить важную техническую информацию о раннем производстве пороха.
Для этого исследователи определили более 20 рецептов пороха из средневековых текстов, датированных 1336-1449 гг. н.э. Они приготовили порох и измерили энергию, выделяющуюся непосредственно перед и во время сгорания, с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии и бомбовой калориметрии. Они также протестировали несколько рецептов на полигоне Вест-Пойнт, используя копию камнеметной пушки начала 15-го века.
В целом в период 1338-1400 гг. D., процентное содержание селитры увеличилось, а древесного угля уменьшилось, что привело к снижению теплоты сгорания, что могло дать более безопасные рецепты для средневековых артиллеристов. После 1400 г. н.э. процентное содержание селитры (самого дорогого ингредиента) немного уменьшилось, а количество серы и древесного угля увеличилось, подняв теплоту сгорания, хотя и не так высоко, как в самых ранних рецептах. Некоторые добавки, такие как комбинация камфоры и хлорида аммония, по-видимому, делали порох более прочным, в то время как другие, такие как вода или бренди, не обладали энергетическими преимуществами, но могли служить другим целям. Например, они могли сделать материал более устойчивым при транспортировке или хранении. Хотя исследователи охарактеризовали пороха в лаборатории и в ограниченных экспериментах на дальности стрельбы, необходимо провести дополнительные полевые исследования, чтобы оценить, какая формула будет лучше всего работать в историческом контексте, говорят они.