一个由化学家和历史学家组成的跨学科小组想更多地了解几个世纪以来各种火药的配方是怎么演化的。研讨人员在最近宣布在ACS Omega杂志上的一篇论文中描绘了他们的发现。他们乃至经过在西点军校射击场发射15世纪投石大炮的复制品来测验其间几个配方。

火药也被称为黑火药，从化学视点来说，它很简单。它是作为燃料的硫磺和木炭（碳）与硝酸钾（KNO3）的混合物，硝酸钾是一种氧化剂，也被称为硝石。黑火药最早于公元904年左右在我国用于战役，到13世纪末，其运用已广泛欧洲和亚洲。现代黑火药配方要求75%的硝石、15%的木炭和10%的硫磺。但几个世纪以来，中世纪的枪炮大师们尝试了许多不同的配方，其间许多包含樟脑、清漆或白兰地等添加剂，其意图至今仍不清楚。

到14世纪末，制作商发现，人们能够经过一种湿磨工艺来改进火药的功能。当其他成分被研磨在一起时，会参加某种液体（通常是蒸馏酒），发生一种湿润的糊状物。糊状物会被卷成球状，然后晾干，这些球在运用前会被战场上的炮手在研钵中压碎。

所谓的蛇纹石干混火药在15世纪的欧洲最常运用。规范程序包含用研钵和铁杵将成分研磨在一起，将这些成分还原成细粉或许需求长达24小时。颗粒越小，混合越完全，火药的焚烧就越敏捷和有用。

研讨人员确认了在公元1336年至1449年之间中世纪文本中记载的20多种不同的配方，并依照这些配方制作自己的不同批次的火药。Riegner等人测验了蛇纹石和粟粒状样品，运用炸弹量热法来记载相对焚烧热和反响速率。他们运用差示扫描量热法来丈量焚烧的开端（预燃），以及焚烧分散的速度，并剖析每种配方的残留物以确认焚烧的有用性。该小组还比较了不同的样品制备办法以及有添加剂和无添加剂的配方有用性，并进行了射程炮试验。

研讨小组发现，在公元1338年和1400年之间，配方中增加了硝石的份额，减少了木炭的数量。这将导致较低的焚烧热量，但关于战场上的中世纪炮手来说，也会更安全。1400年后，炮手们对相对成分进行了更多的调整，略微减少了硝石，而显着增加了硫磺和木炭，或许是为了在炮手安全和焚烧热量之间找到最佳平衡。很显着，中世纪的枪炮大师至少在某些方面现已对影响火药装填有用功率输出变量有了坚实了解，包含成分的纯度、木炭的种类、颗粒巨细和混合办法。