脫脂棉比普通棉花的包紮、衛生效果更好,其原理顯然是因爲普通棉花中的部分油脂、蛋白質成分,并非包紮材料所需要的。
油脂和蛋白質容易被細菌分解利用、變成培養細菌和病毒的“培養基、營養液”,所以醫用棉就該盡量脫脂脫蛋白,留下更純的纖維素就好。
但是,制作硝化棉的棉花要求,和醫用棉顯然不同。
醫用棉中被脫掉的那部分成分,在制作硝化纖維時,有些反而是需要的。脫得太幹淨了,反而會導緻反應失敗。
所以,看到方以智搞出醫用脫脂棉時,沈樹人内心在慶幸于這一發明的同時,也泛起了更多的隐憂,以爲硝化纖維的研發,暫時陷入了南轅北轍的歧途。
好在,方以智太了解他了,僅僅看他神色變化,就知道他在郁悶什麽,原本方以智還想賣個關子的,這下也就直接和盤托出:
“賢弟真是博聞強識,莫非你也知道,醫用棉和硝化用棉,對原料的要求并不一樣麽?”
沈樹人聞言,不由一喜,生出了幾分期待:“爲什麽要說‘也’?那就是你本就知道了?宋先生也知道?莫非,你們兩種棉都搞出來了?”
方以智這才露出一個得意的表情:“那是自然,這又不難。處理脫脂棉時,可能石灰堿面用多了,脫出來的東西,确實少了不少有用的成分。
但咱既然知道其中道理,還知道紅毛夷人的學者已經用這個思路造出了火棉,咱就可以反複試驗反複改的嘛,幾個月還能琢磨不明白這點事兒?”
沈樹人終于有些肅然起敬了:這方以智不得了啊,被自己點撥了一番,這是悟了麽,竟能理解酸堿平衡的粗淺原理,略窺酸堿平衡的化學常識。
就算這次新火藥的研發暫時沒有突破,光憑這份心得,好好總結記錄下來,對于這個時代的化學發展,也絕對是大有幫助了。
他還是有些不敢期待地問:“所以……伱最後試出來了,哪種預處理的棉花,适合進行酸化?那你是怎麽做實驗的,難道你們搞出了那種用硝石制出的強酸?”
方以智也不說話,隻是和旁邊的宋應星相視一笑,先給沈樹人看了一點神秘的成品。
那是一些灰黃色的粉末,顔色略深,但絕不是焦黑色的,跟沈樹人的想象不太一樣。
也可能是沈樹人前世化學學得不紮實,或者他前世看過現代槍械子彈裏拆出來的底火裝藥,知道都是偏黑色的,就誤以爲硝化纖維也是黑色的了。
實際上,硝化纖維就是偏灰黃色的,跟現代子彈的底火并不完全同色,現代底火裏面還有摻雜一部分其他成分。
另一方面,早期硝化棉生産制造中,如果出現了黑色,一般就是反應太劇烈,發熱散熱控制不好,升溫碳化了,摻入了雜質。
方以智此刻展示的這些硝化棉,顯然也不純淨,以明末的科技水平,也不可能做出太純的。
沈樹人拿在手上,小心翼翼地觀察了一下,也看不出真僞,隻好讓人拿了一點,用于裝到子彈裏試射。
方以智也早有準備,立刻讓人拿來一把大冶軍工廠生産的轉輪手槍,還有一把後膛裝填的短管雙管噴,然後現場演示,讓一名心腹工匠,把紙彈殼裏的裝藥從黑火藥換成這種灰黃色的粉末,最後再交給沈樹人身邊的一名親衛,開槍試射。
沈樹人全程看得全神貫注,直到最後開火的那一刻,幾聲與黑火藥略有不同的轟鳴之下,略微有些白煙飄散開來,但絕對比黑火藥的煙霧要小得多。
而且,明火的火光,也比黑火藥要小一些,槍口的槍口焰短促急速得多,能看見火光,但絕不是黑火藥那種直接往外噴火的樣子。
這一切,都說明新的裝藥在爆燃速率和氣體膨脹速率方面,都比黑火藥強得多,才能爆燃得那麽充分徹底,瞬間完成。
很顯然,作爲一款新式的發射藥,這種灰黃色的粉末非常合格。依然還殘留的少量煙霧,應該隻是純度不夠,反應時控制不好,碳化摻入了雜質。
這些問題都不大,再給個幾個月甚至一年半載,慢慢優化改良,甚至在實戰使用中不斷吸取經驗,邊用邊反饋邊改,也都是可以接受的。
沈樹人隻是好奇:方以智他們從哪兒搞來的濃硝酸?
把硝酸加到棉花裏,這一步地球人都會,但硝酸本身在古代可不好搞啊。
……
一刻鍾之後,在火藥局的實驗室裏,一切總算是真相大白,揭開謎底。
而沈樹人也不得不歎服,古代人在化學實踐方面其實是有一手的,缺的隻是系統的理論總結。
方以智一邊給他看一堆實驗器材,一邊顯擺似地丢給他一本古書。
“這是唐代神醫孫思邈的筆記,算是千金方的殘篇吧,主要是紀錄孫思邈驗證東晉葛洪用于煉丹藥的一部分礦物,實際的藥用價值。
這是宋先生找出來的,當初你提到,要用硝石和其他強酸制一種新的酸,宋先生試了一陣子後,便懷疑你說的紅夷人用的酸,是硝石和綠礬油反應的産物。
綠礬油,是東晉葛洪就有記載的,但他沒說綠礬油如何制取,如何得到,隻說有這種東西,可遇不可求。
唐孫思邈更進一步,在醫書藥方筆記上就寫了,綠膽礬煅燒,加入别的一些礬吸取其灼燒出來的精華,可得綠礬油,于是我和宋先生就照着這個思路摸索。
一開始,試了幾十次,都不得要領,做不出來,後來發現貌似是古今對于‘綠礬’、‘綠膽礬’的記載,認知多有差異,就又找了好多種來源的綠礬,以及形似綠礬的礦物,都加以煅燒、對比其産物,這才知道孫思邈和葛洪的誤會在哪兒了——
天底下的綠礬、綠膽礬,應該不隻是一種東西,有的煅燒後可以得到綠礬油煙,有的卻怎麽也燒不出來,或者燒出來的毒氣,隻跟普通硫磺燃燒的氣味近似,并不能燒出綠礬油煙。我們反複試驗,才找到了可以用的綠礬——我還決定,從此把綠礬和綠膽礬區分開來記載。綠礬和膽礬應該是完全不同的東西,有些膽礬發綠,隻是混入了雜質。”
方以智這番分析,聽到後來,着實讓沈樹人肅然起敬。
饒是他前世學過中學化學,也是過了好一會兒,才在腦中把方以智的發現,給一一印證了。
明朝人說的綠礬、綠膽礬,應該有硫酸亞鐵,也有含雜質的硫酸銅——純的硫酸銅晶體應該是水藍色的,這個學過初中化學的都知道,但是自然界的硫酸銅容易混入雜質,尤其是黃色雜質比如天然硫磺,黃藍混合後偏綠,就很正常了。
以至于唐宋乃至直到明朝,古人都不知道硫酸亞鐵和含硫磺雜質的硫酸銅,不是一種東西。那些煉丹家們燒綠礬燒膽礬時,燒出來的産物每次不一樣,他們自己也無法解釋。
從東晉大煉丹家葛洪,到唐代神醫孫思邈,他們都記載過煅燒這些礬類,卻不知道自己燒的是幾種不同的東西。
硫酸亞鐵當然是能煅燒出三氧化硫氣體的,然後再用專門的工藝吸收一下,就能得到硫酸,也就是古書記載的“綠礬油”。
有了硫酸後,再制取硝酸就容易了,直接拿硫酸和硝石或者别的硝酸鹽再反應,最好是能産生硫酸鹽沉澱的,這樣剩下的就是硝酸了。
具體過程有些複雜,但畢竟是古人就已經掌握的科技,沒什麽好贅述的,最關鍵的一步,還是從沒有強酸的環境下,無中生有制造出硫酸。
沈樹人原本也是被思路局限住了,因爲現代工業化大生産造硫酸,基本上都是直接拿硫磺燃燒出二氧化硫,再加入一定的催化劑進一步氧化到三氧化硫、然後吸收。這樣效率非常高,用的原材料也便宜,硫磺到處都是。
甚至現代化工業爲了治理二氧化硫排放超标,很多有排含硫廢氣的工廠,直接在廢氣處理環節加催化劑,氧化成三氧化硫再吸收爲硫酸。那硫酸直接就是環保廢氣處理的産品了,廉價得不要不要的。
但沈樹人穿越回明末,他沒辦法簡單搞出“把二氧化硫氣體進一步催化氧化爲三氧化硫”的操作,故而遲遲想不到如何工業化大生産六價硫和硫酸。
沒想到,方以智和宋應星卻壓根兒沒想過“工業化大生産”,他選擇了直接從自然界現成的六價硫酸鹽裏,煅燒出三氧化硫氣體,然後吸收成硫酸。
這樣的好處,是再也不用操心怎麽把四價硫催化反應成六價硫了,硫酸鹽裏的硫本身就是六價的。
缺點則是對生産原料提出了很高的要求——如果用工業化大生産,要求用硫磺甚至含硫廢氣直接就能生産硫酸,極爲便宜。現在卻要找硫酸亞鐵礦物,原材料不知道貴了多少倍。
指望硫酸亞鐵煅燒那一丁點産量,要供應大規模的火槍部隊發射藥,是不太可能了。最多隻能供應一下最嫡系的精銳部隊,或者是親衛侍從。
沈樹人簡單問了一下這種硫酸的造價,果然也是非常昂貴,比直接燒硫磺要貴了十幾倍。或者說其用到的硫化物成本,比黑火藥那點用硫,貴了至少十幾倍。
而在硝化物的使用成本方面,也至少比黑火藥用硝石,貴了好幾倍,反正就是因爲中間複雜的反映環節,硝酸鹽參與反應率比較低,每一次反應都有損耗。
綜合算下來,這種硝化纖維無煙火藥,目前制造成本大約是黑火藥的八到十倍!
未來如果能搞定直接用含硫廢氣或硫磺燃燒制硫酸,并且把硝酸鹽利用率也提升一下,那倒是可以在目前狀态下,把成本再降低到三分之一甚至四分之一。那樣的話,生産成本依然是黑火藥的兩到三倍。
“不管了,雖然貴了點,但能把東西先做出來,就是好事。工藝和降低成本,可以慢慢再想辦法的。這批火藥,就先給我的侍衛隊使用吧。
目前先全部給轉輪手槍隊用,畢竟轉輪手槍最精密,對發射藥殘留和漏火的控制要求也最高,以後有便宜的,再給長槍隊用。”
沈樹人很快就想到了如何部署這種新式發射藥。
(本章完)