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纠正此问题的两个误区:

一是炸药的发展史只要稍微看点资料就能够知道个大概,无需大神;二是炸药都是化学的,没有惰性炸药和化学炸药之分,只有是不是按照科学原理配制之分。

炸药是中国历来引以为傲的四大发明之一,不过那个时候不叫炸药,而是叫火药。

或许这个火药就是题主认为的惰性炸药吧,因为黑色火药爆炸力并不是很强。

中国火药的发明并非为了发明火药,而是无心插柳柳成荫。

中国火药是炼丹术士弄出来的,主要是道士和巫医。他们把一些物质混合起来提炼丹药,以得到更高的温度。

当然,那时候他们还不知道这些东西会成为后来的火药。这些后来成为黑色火药的成分主要是硝酸钾、木炭、硫磺等,混合而成。

中国炼丹术最远可以追溯到秦始皇时代,但一般认为火药的发现在隋末唐初,也就是公元600年左右。

炼丹术士们发现用硝石、硫磺掺和在一起,会剧烈燃烧,就利用这些物品来炼丹。

何为炼丹?

就是在火炉里萃取一些毒性烈性物质,练出丹药来给人吃,认为吃了会长生不老。

他们崇信物极必反的法则,认为一些毒性很强的药物或许可以对人体起到意想不到的效果。

这些物质有金、汞、铅、铜、硫磺、丹砂等,他们“聪明”的认为这些物质坚硬而贵重,人吃了当然也会坚硬长久。

炼丹还有很多复杂的成分,如雄黄、雌黄、曾青、磁石、硝石、矾石、滑石、长石、石棉、云母、铅母、砒霜、盐、石灰、醋、酒、蜜、等等,还有灵芝、茯苓、马兜铃、首乌、五倍子、覆盆子、天南星、皂荚、菟丝、朱草、鸡血藤等植物类的药材。

他们认为这些杂七拉八的物质混合在一起,符合古书里面的阴阳调和、物极必反之类的道理。

各个术士有自己的所谓炼丹“秘方”,上述物质各取所需,并非每样都用,也并非大家都一样。

炼丹为啥催生出火药?

炼丹术士们也知道一些毒药硬物直接服用很猛烈,会让人很快死翘翘,就想通过提炼来降低它们的毒性烈性,用他们的行话就叫“伏火”,通过猛火文火武火提炼,“降服”这些猛药的毒性。

他们发现硫磺、硝石等混合在一起燃烧,会发生发生猛烈快速的火焰,温度更高。于是他们把自己的秘方与硫磺硝石混合在一起,放在放在炉子或者坛子里烧烤。

其实绝大部分物质都烧成了碳,然后通过蜜酒等调和成一个个黑不溜秋的丸子,就是神丹妙药了。

这里面含有各种重金属、碳末等,其实什么效果也没有,其中的残留毒性慢慢的杀死了服用的人。

古代许多帝王贵族以及巫医道士们,都是让这些所谓“仙丹”“引领”着提前见神仙去了。

尽管丹药没啥用,但无心插柳发现了火药的威力。

炼丹的美好传说起源于火灾。

有一个很有名的神仙叫太上老君,大概就是在炼丹中脱颖而出的。

现代一些吉祥语,诸如“紫气东来”、“紫气蒸腾”的来源大概就是炼丹的景象吧。

《太平广记》中有一个记述:隋朝末年,有一个叫杜春子住在一位炼丹老人家,半夜梦中惊醒,看见炼丹炉内“紫烟穿屋上”。

古代炼丹着火的事情常有发生,《真元妙道要略》中的炼丹书也提到用硫磺、硝石、雄黄与蜜一起炼丹失火的事情,火直冲屋顶,烧了房子,还伤了人脸和手。书中告诫炼丹者要注意这种事故发生。

可见,中国的对火药的认识是从唐代开始的,人们把硫磺、硝、碳三种物质构成的物质,称为“着火的药”,就是“火药”。从中我们也可以看到,这种火药与炸药还是有区别的,只是燃烧猛烈,而非爆炸,而且是作为“药”存在。

火药什么时候开始用于军事?

炼丹术士们终于发现把硝石、硫磺、碳末混合会发生剧烈燃烧这个道理,这些配方从炼丹术士们那里流传到民间和一些军事家手里,渐渐就开始用于打仗。

现代人知道,这种黑火药里面的主要成分是硝酸钾(KNO3)、硫磺、碳末。但古代人没有化学知识,只知道用硝、硫磺、碳末可以制成火药。

在一些农村老宅阴湿的砖墙角落,可以看到长出一些白毛状物质,就是硝的结晶体。

人们把用硝石、硫磺、碳末制成的火药,扎在箭杆上,点燃引线射出去,可以烧伤敌人或烧毁设施;后来又把火药、毒药等包扎在一起,用桐油或沥青等做成毒球,点着以后射向敌人,成为当时威力很大的武器。

一般认为,中国最早的火药记载是在北宋曾公亮编著的《武经总要》里,里面记载了三种火药配方,摘录一种:

蒺藜火球及其火药法火炮火药法:晋州硫磺十四两,窝黄七两,焰硝二斤半,麻茹一两,干漆一两,砒黄一两,定粉一两,竹茹一两,黄丹一两,黄蜡半两,清油一分,桐油半两,松脂一十四两,浓油一分……旋旋和匀,以纸五重裹衣,以麻缚定,更别熔松脂敷之,以炮放。

这部书编著于1040~1041年。

没有科学理论支撑,中国的火药技术发展较慢,被西方超越。

《明熹宗实录》记载:“天启二年十二月二十日辛巳,援辽总兵毛文龙以登抚(袁可立)所遣管运参将黄胤恩、推官孟养志等发到粮饷并布疋、军器、火药等物,复蒙颁给敕印、旗牌,授以援辽总兵便宜行事,具谢恩。”

天启为明熹宗朱由校在位时的年号,只使用了七年,即1621年到1627年,这个时候,中国的火药已经滞后于西方了。

中国古代的炼丹主要追求长生不老,意外的催生了火药。

而西方炼金术主要通过各种化学配比,企图把低价值的东西转变成黄金等高价值的东西,因而催生了化学。

中国的炼丹术与西方古代炼金术最明显的区别就是在对科学理论的追求上,西方胜出。

由于没有物理化学基本理论,中国古代火药研究一直未进入科学轨道,只凭着感性认知在摸索,进步缓慢,很快被西方超越,现代意义上的枪炮都来自西方。

据一些资料分析,火药是阿拉伯人于13世纪传入欧洲,一开始就起点较高,发展较快。

欧洲人很快发明了粒状火药和火帽等,使黑火药取代了冷兵器,推动陆地战争、攻城战术、海军舰艇发展,发生革命性变化。

现代炸药的出现可以追溯到18世纪下半页,起源于欧洲。

1771年,英国人P·沃尔夫发明了苦味酸,他用浓硫酸、浓硝酸处理苯酚,获得一种黄色固体。

但一开始人们并没有认识到这是一种炸药,而是当做染料使用。一直到100年后,人们在开启一只装满苦味酸的铁桶,由于放久锈蚀了打不开,用铁锤砸时发生了猛烈爆炸,炸死炸伤了很多人,才发现这是一种威力强大的炸药。

这本来是一个悲剧,但敏感的军方得悉后欣喜若狂。研究发现这种炸药的爆炸威力比黑火药强大100倍,军方把它用于装填炮弹,所向披靡。从此苦味酸结束了它染料的历史,而成为专门的炸药。

这种炸药反应式为:2C6H3N3O7→3H2O↑+3N2↑+11CO↑+C

1779年,英国化学家E·霍华德发明了雷汞,这是一种起爆药,主要用于配置火帽击发装置和针刺装置,以及做成爆破起爆用的雷管。雷汞的问世,解决了炸药的引爆问题,方便了炸药使用。

从此,炸药再也不用依靠点火燃烧,起爆装置与炸药的结合越来越成熟精致。

西方枪炮从此发展迅速。而这个时候,中国除了一些依靠引信点火的圆球弹丸大炮和散弹枪,打仗还主要依靠冷兵器。

而西方炸药的更新换代越来越快,越来越趋于成熟。

1838年,T·J·佩卢兹率先发现棉花浸泡硝酸后可发生爆炸;1845年德国化学家C·F·舍恩拜发明出硝化纤维;1860年普鲁士军队少校E·郐尔茨用硝化纤维制成枪、炮弹的发射药。

1846年,意大利化学家A·索布雷发明了硝化甘油,这是一种烈性液体炸药,轻微震动即会剧烈爆发,因此危险很大。

1859年,瑞典化学家A·B·诺贝尔及其父亲、弟弟一起研究出“热温法”,降低了硝化甘油的易爆性能,使之能够相对安全批量生产。

后来,诺贝尔又发现了硝化甘油与硅土混合更安全且威力不减,再后来又用木浆代替硅土制成了达纳炸药,1872年,他又制出了胶质达纳炸药,这是世界上第一种双基炸药。

1863年,德国化学家J·威尔勃兰德发明了梯恩梯炸药(TNT),这是如今最负盛名的炸药了。这种炸药十分安全,被子弹击穿也不会爆炸,必须要特制的雷管引爆,成为二战最重要的炸药,被称为炸药之王。

1884年法国化学家P·维埃利发明了无烟火药,这种火药燃烧后没有残渣不发或极少烟雾,能够使发射的弹丸射程、弹道更平直,大大提升了射击精度,由此诞生了很多新式武器,如马克沁重机枪等。

1887年诺贝尔也制成了无烟火药,而且还还制成更加安全廉价的“特种达纳炸药”,被誉为“现代炸药之父”。

诺贝尔的另一项更大的贡献是设立了诺贝尔奖。

诺贝尔在临终前立下遗嘱,将自己毕生发明和办企业积累的财富920万美元,设立了诺贝尔奖基金,极大促进了世界科学的进步。

1899年,德国人亨宁发明了黑索今炸药,被称为威力最强大的“旋风炸药”,一度取代TNT成为“炸药之王”。

1887年,诺贝尔用也制成了类似的无烟火药。他还制成更加安全而廉价的 “特种达纳炸药”,又称 “特强黄色火药”。诺贝尔的众多发明,使他无愧于 “现代炸药之父”的赞誉。

后来还有C4塑胶炸药,简称C4。这种炸药并不是一种新成分炸药,而是用已有炸药制成的一种塑胶剂,由爆炸物(一般用RDX即旋风炸药)、可塑剂等组成。

因此这种炸药没有特定的发明人,最早产于捷克,后来美国也生产。

塑胶炸药顾名思义,就像一块口香糖或一团塑胶,可塑性强,且稳定性好,即便被子弹打穿也不会爆炸,需要雷管才能引爆。

这种炸药能够轻易躲过X光检查,所以深受恐怖分子青睐。因此各国控制很严,主要用于军队,民间难以得到。

这就是炸药的发现发展史。

炸药其实并不是蕴含的能量有多大,而是其燃烧反应速度非常快,能量的释放比普通物质快很多,就会在瞬时产生巨大的膨胀和冲击力,给环境造成巨大破坏,或者利用这种爆炸力,可以推动物体高速移动,这才是炸药起到作用的地方。

这个问题不属于本问题回答范畴,这里就不展开来说了。

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唐代,我国已发明火药(黑色炸药),一硫二硝三碳,这是世界上最早的炸药。宋代,黑色炸药已被用于战争,它需要明火点燃,爆炸效力也不大。

1831年,英国人比克福德发明了安全导火索,为炸药的应用创造了方便。威力较大的黄色炸药源于瑞典。由瑞典化学家、工程师和实业家诺贝尔发明。

1846年,意大利人索布雷罗合成硝化甘油,这是一种爆炸力很强的液体炸药,但使用极不安全。1859年后,诺贝尔父子对硝化甘油进行了大量研究工作,用“温热法”降服了硝化甘油,于1862年建厂生产。但炸药投产不久,工厂发生爆炸,父亲受了重伤,弟弟被炸死。政府禁止重建这座工厂。诺贝尔为寻求减少搬动硝化甘油时发生危险的。他偶然发现,硝化甘油可被干燥的硅藻土所吸附;这种混合物可安全运输。

1865年,他发明雷汞雷管,与安全导火索合用,成为硝化甘油炸药等高级炸药的可靠引爆手段。经过不懈地努力,他终于研制成功运输安全,性能可靠的黄色炸药,硅藻土炸药。随后,又研制成功一种威力更大的同一类型的炸药爆炸胶。约10年后,他又研制出最早的硝化甘油无烟火药弹道炸药。此后,各国的科学家们对更高级的炸药的研制从未间断,并取得了可喜的成果。炸药的用途越来越广阔。

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在诺贝尔发明甘油炸药之前,炸药以我国四大发明之一的黑火药为主,如果从我国古代的黑火药的问世为起始点,到现代包括奥克托今在内的合成炸药实用化为截点,那么炸药的发展史可以说始终伴随着人类文明的发展步伐,这么算下来的话,炸药发展史也有2000年了。

世界上第一种实用化的炸药就是黑火药,传说2000年前我国古代一些研究长生不老术的专家们为了提炼出仙丹,把硫磺、硝石、木炭一并碾碎之后放入炼丹炉中提炼,结果仙丹没炼出来,反而把炼丹炉炼成了炸弹。

后来经过这些古代专家的研究发现,不同比例混合的硫磺、硝石、木炭粉末具有高燃速的特性(燃速为500米/秒),在密闭空间中被点燃时高燃速特性就会演变成爆炸(爆速也为500米/秒)。自此,这种粉末就被冠以“黑火药”之名,开始应用到各类有燃爆需求的领域中,而黑火药就是人类第一种炸药。

在我国,黑火药主要用来制作烟花爆竹,而黑火药技术传到西方以后,它就成为了枪炮的发射药以及炮弹的装药,这一用就是几百年,比如说火绳枪、遂发枪的发射药;前装炮的炮弹装药等等,无一例外都使用黑火药。

直到1866年,一位名叫诺贝尔的瑞典人开始研究硝化甘油,这种东西原本是医生用来治疗心绞痛的药物,但是它有一个特点,即纯度超过30%时受到激烈震荡时或者从3米落高的地方掉在地面上时就会发生爆炸,诺贝尔随即将它与硅藻泥混合,制成硝化甘油炸药,自此以后炸药史开始进入现代炸药阶段。

硝化甘油炸药是一种威力十分巨大的烈性炸药,它的爆速达到了7500米/秒,是黑火药的15倍!这种炸药最初的用途是民用爆破,无法投入到军事装备领域上,因为它实在太敏感了,如果应用到炮弹装药上,那么在火炮发射时产生的激烈震荡就足以引发爆炸,甚至运输过程中遇到稍微颠簸的路况时所产生的震荡都存在引爆的风险。

所以硝化甘油炸药自然而然成为人类历史上第一种工业炸药,而军事上依旧以较为稳定的黑火药为炸药使用,直到另一种烈性炸药的问世——苦味酸炸药。

苦味酸的学名叫做“三硝基苯酚”的物质,它的性状呈淡黄色粉末,因味道具有强烈的苦味而得名,爆炸反应方程式为:2C6H3N3O7→3H2O↑+3N2↑+11CO↑+C,爆速为7350米/秒,威力略低于甘油炸药。

下图为苦味酸炸药制剂,它最初是用来染布的,在一次爆炸事故中人们才意识到它的爆炸性质,随后便被日军应用到战争中,在科技还很落后的时代,任何一种发现都充满了偶然性,苦味酸炸药如此,黑火药、硝化甘油炸药同样如此。

苦味酸是在1771年由英国的P·沃尔夫首先合成,是人类历史上第一种合成炸药,但是沃老先生合成苦味酸的用意并不是制作炸药,而是布匹的黄色染色剂,因此尽管问世时间早于甘油炸药,但是作为炸药用途却晚于甘油炸药,故此排名在甘油炸药之后。

苦味酸炸药同时也是人类史上第一种全面替代黑火药作为武器弹药装药的炸药,而它在战争中的应用则与我国近代史的一次苦难有着直接的关系——甲午战争,日本是世界上第一个将苦味酸炸药应用于战争的国家。

人们在研究大清国在这场战争中惨败的原因时,往往离不开这样一句话:装备水平落后于日军。但是这个“落后”究竟究竟表现在哪些方面却没有多少人能说清楚。

事实上,“落后”就落后在炮弹的装药上,大清北洋水师的军舰所使用的炮弹装药均为黑火药,而日军的炮弹装药已经全部换装为苦味酸炸药,这就意味着相同口径的火炮,日军的炮弹威力是大清炮弹的14.7倍!这也是北洋水师多次开炮命中日舰却未能击沉一艘的原因,很多人把甲午战败归咎到老佛爷过生日上,这是不公平的。

苦味酸炸药虽然威力巨大,但是它也存在着与甘油炸药一样的风险,即感度太高。苦味酸炸药的感度为50%,当2公斤落锤砸在苦味酸上面时就会引发爆炸,而且还具有极强的腐蚀性,做为炮弹装药时,储存时间一旦超过三年就会蚀穿炮弹外壳,风险极高。

所以用苦味酸炸药做为装药的炮弹保质期都不超过三年,通常只有在战争即将爆发时才会组织生产这样的炮弹,因此苦味酸炸药也不是最理想的军用炸药,同时由于感度过高,也不适合做为工业炸药使用。

如何解决炸药的安全性这个问题呢?是时候让世界上最安全的炸药登场了——TNT炸药。TNT炸药的学名叫做三硝基甲苯,中文名为“梯恩梯炸药”,爆炸方程式:4C6H2CH3(NO2)3 + 21 O2 =点燃= 28 CO2 + 10 H2O + 6 N2,爆速为6920米/秒,威力低于苦味酸炸药。

TNT炸药于1863年由德国化学家J·威尔勃兰德发明,这种炸药的特点是极不活泼不论是用锤砸还是从高处摔都不会发生爆炸,甚至用明火烧、用枪射击也不会爆炸,只有在受到3000米/秒以上的爆速爆轰时才会发生爆炸,因此它必须使用雷管来引爆,属于不折不扣的惰性炸药,是世界上最安全的炸药,没有之一。

TNT炸药因其极为稳定的特性,故而被广泛应用于工业爆破领域和军事领域,它基本上不存在腐蚀性,既能在陆地上使用,也能在无氧的水中使用,被誉为“万能炸药”,时至今日,武器弹药中80%的装药都是TNT炸药。

下图为为军事院校的学院兵们正在学习TNT炸药爆破基础技能,由于TNT炸药性质特别稳定,所以需要使用到雷管这样的引信才能对其进行引爆,而雷管内装填的则是诸如硝化甘油、雷汞等高感度炸药,如果没有雷管的引爆,TNT炸药是很难发生爆炸的,所以它可以归类为“惰性炸药”。

TNT炸药固然是接近于完美的炸药,但是追求极致是人类的天性,这一点在战争中表现得尤为突出,TNT炸药6920米/秒的爆速已经不能满足军队对弹药威力的要求,他们需要有一种集安全和威力为一体的新炸药,为了达到军队要求,B成分炸药问世。

B成分炸药是一种混合炸药,它的主要成分还是TNT炸药,而另一种炸药则为黑索金炸药。黑索金的学名为“环三次甲基三硝胺”,于1899年由德国人发明,爆速高达8750米/秒,威力十分惊人。

似乎威力巨大的炸药都有不稳定的特性,黑索金炸药也不例外,它在遇明火、高温、震动、撞击、摩擦能引起燃烧爆炸,为了提高它的安全性,人们想出了一个好办法,即使用安全性最高的TNT炸药做为钝化剂来降低它的感度(TNT含量为20%~30%)。

这样的炸药就是B成分混合炸药了,人们习惯称之为“黑梯炸药”,它的爆速为7900米/秒,尽管威力比单质的黑索金炸药明显降低,但是安全性却大大提高了。如今军事装备中但凡有“高爆手雷”、“高爆榴弹”等等这样的“高爆”字眼的弹药,其装药一律为B成分炸药。

最后就该轮到做为传统炸药发展史截点的奥克托今炸药亮相了,奥克托今的学名为“环四亚甲基四硝胺”,是人类历史上综合性能最好的炸药,于1941年在美国一家专门生产黑索金炸药的化工厂被合成出来,爆速为9124米/秒。

奥克托今炸药的感度比TNT略高,经不起明火的烧蚀,爆发点327℃(承受极限为5秒);也经不起子弹的射击,感度为100%(10公斤锤25㎝落高落锤就会爆发)。所以它是一种极易被引爆的高能炸药。

奥克托今炸药的问题在于生产成本十分高昂,这一问题制约了它的应用,仅在尖端武器装备上使用,比如说导弹的战斗部、核弹的起爆药、火箭的燃料、反坦克破甲弹的装药等。尖端武器的价格非常昂贵,这其中的原因之一就是装药使用了成本十分高昂的奥克托今炸药。

下图为奥克托今高能炸药,它的形态犹如白砂糖,尽管威力巨大,但是由于价格过于昂贵,所以未能广泛应用到武器装备中,工业爆破就更谈不上使用了。


结语

人类对炸药性能的追求步伐从未停止,因此炸药的发展史依旧伴随着人类文明的进步而继续书写。当人类发现继奥克托今炸药以后,已经很难再研发出突破该型炸药的常规炸药了,即爆速突破10000米/秒的炸药。

然而这样的难题也不能阻止人类对炸药威力极致的狂热追求,尤其是在战争中,这样的追求体现在“没有威力最大的炸药,只有威力更大的炸药”,以此来达到进一步提高杀戮效率的目的。

在这样的需求下,人们把目光转移到了核能上,最终核能被人类发明成非常规炸药,并首先应用于战争,那就是核炸药(即核武器)。

核炸药又分为裂变核炸药和聚变核炸药,用裂变核炸药做为装药的武器叫做原子弹,威力在10000吨到数百万吨之间不等(TNT当量),在第二次世界大战期间,美国曾用两枚原子弹对日本进行了轰炸,这是人类首次在实战中使用核武器。

用聚变核炸药做为装药的武器叫做氢弹,威力是原子弹的几百倍,人类爆炸过威力最大的氢弹是前苏联的“大伊万”,爆炸威力相当于5000万吨TNT炸药,由于威力巨大,人类尚未在战争中使用过这类武器。

核炸药的问世标志着人类炸药发展史进入了新的篇章,我们真诚祈祷核炸药永远不再投入到战场上,因为核炸药的使用即意味着核战争的爆发,人类将会在核战争中灭绝,届时人类炸药发展史的新篇章就该成为终章了。

下图为俄罗斯公开展出的前苏联“大伊万”氢弹模型,“大伊万”氢弹采用聚变核炸药做为装药,总重量为27吨,设计威力为5000万吨TNT当量(意思就是说威力相当于5000万吨TNT炸药),实际爆炸威力超过了7000万吨TNT当量,是人类有史以来威力最大的武器。

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