炸药,是指极短时间内,在一定外界能量的作用下,由自身能量发生爆炸的物质。因成本低廉、节省人力,并能加快工程建设,炸药愈来愈广泛应用于国民经济各部门,在军事上则可用作炮弹、航空炸弹、导弹、地雷、鱼雷、手榴弹等弹药的爆炸装药,也可用于核弹的引爆装置和军事爆破。而军事所用加强爆炸力的炸药——高爆炸药受到世界各国的广泛关注。高爆炸药英文名PETN,因感度较高,易被起爆故被用于雷管及传爆药柱中。

其实,炸药起源于中国。据文献记载,唐朝已经产生火药(即一种黑色的炸药),这是世界上最早的炸药。宋朝时期,黑色炸药已被用于战争。中国的炸药需要明火点燃,爆炸效力也不大,说明只是处于体验阶段。西方的炸药研究起步虽然比中国晚,但发展更为迅速。公元1771年,英国科学家沃尔夫合成一种黄色结晶体的炸药,被称作黄色炸药。这种炸药与中国的黄色炸药功能几乎一样。公元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。公元1846年,意大利化学家索布雷制成一种以硝化甘油为主体的液体炸药。液体炸药虽然爆炸效力很强,但轻微震动即会爆炸,危险性大,不宜生产,更不说推广和运用。

 

 诺贝尔画像

十九世纪的瑞典化学家、工程师和实业家阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔对炸药也发生了浓厚的兴趣。他在发明家父亲、弟弟耶米尔的支持下,开始了艰难的炸药研究之路。公元1859年,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,弟弟尔被炸死。鉴于此次事故,政府禁止诺贝尔重建工厂。为寻求减少搬动硝化甘油时发生危险的方法,他只好在斯德哥尔摩附近的马拉伦湖的驳船上进行实验。三年后,诺贝尔明雷汞雷管,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。他最初发明的雷管里装的是雷酸汞,不很稳定,与铜等接触受潮后容易产生不稳定的雷酸盐而发生事故;后来和朋友合作,用叠氮化铅代替雷酸汞,变得稳定,不易发生事故。后来,诺贝尔为这套雷酸汞雷管引爆装置取得了发明专利。雷管的发明是自黑火药发明后,炸药科学上一个最大的进展。一直到今天,人们仍在使用这一伟大发明。

雷管的发明,让诺贝尔信心倍增;后来,他终于研制成功一种运输安全,性能可靠的黄色炸药——硅藻土炸药。考虑到这种炸药的威力并不大,他决定向更高峰迈进。十年后,诺贝尔研制成功一种威力更大的同一类型的炸药,也就是最初版的高爆安全炸药,又称高爆炸药。

公元1867年,诺贝尔建立了高爆炸药生产工厂,向全世界推销自己标榜的高爆炸药。从此,人们结束了手工作坊生产黑色火药的时代,进入了高爆安全炸药的大工业生产阶段。公元1873年,他在巴黎设立了一个总办事处,附设一个实验室,进一步改进炸药的制造方法。这种高爆炸药比黑色火药的威力大得多,又安全可靠,所以销售量直线上升:公元1867年才卖出11吨,7年后卖出3000多吨。当时正逢世界各地采矿业蓬勃发展,诺贝尔与人合作在德国汉堡组建了诺贝尔炸药公司,产品广销英、美、葡、澳等国。诺贝尔开创了科学研究成果迅速地应用于生产的先例。

与此同时,诺贝尔与各个国家的科学家们都加紧研制比高爆炸药更实用的炸药。公元1887年,诺贝尔把少量的樟脑,加到硝化甘油和火棉炸胶中,发明了无烟火药。无烟火药爆炸力大,爆炸时燃烧充分,烟雾很少。诺贝尔一生之中299种发明专利,其中有129种是关于炸药的。诺贝尔逝世前,立嘱将遗产的大部分(约920万美元)作为基金,将每年所得利息分为5份,设立物理、化学、生理或医学、文学及和平5种奖金,授予世界各国在这些领域对人类作出重大贡献的科学家,这便是闻名世界的诺贝尔奖。鉴于诺贝尔在炸药方面的巨大成就,后人称之为“炸药大王”;人造化学元素锘(Nobelium)就是以诺贝尔的名字来命名的;而他的事迹还被列入国标苏教版语文第九册(五年级上册),供后人世代学习。

现在,虽然炸药的爆炸力越来越大,但安全度和可靠性却越来越高。比如工业炸药成为现代化凿岩爆破技术的主要组成部分。现代化凿岩爆破技术是人类向岩石圈索取资源和向地下开拓生存与发展空间的主要手段,是人类所有机械工具中受力条件最苛刻、已成为全球采掘工业高效、低耗凿岩必须解决的新世纪重大工程技术难题,需要凿岩、爆破、岩石破碎、矿业、材料、冶金、钢铁、机械、物理、化工、电子、数学、力学、生物(仿生)等各方面专家的长期通力合作。此外,炸药广泛用于各行业:矿山开采方面,利用炸药进行大规模爆破,来开采金属矿和露天煤矿;利用聚能射流效应装填炸药的石油射孔弹,可用于石油开采;在地质勘探方面,用炸药制成的震源药柱用于地震探矿;在机械制造工业,炸药用于爆炸成型,切割金属、爆炸焊接等工艺;在水利电力工程,炸药用于修筑水坝、疏通河道、平整土地;铁路、公路建设中,炸药用于劈山开路,开凿隧道、峒室等;炸药还大量用于开采各种石料。

正如有的评论家所说,诺贝尔发明的高爆炸药,像导火索一样,引爆了导致社会财富高速增长的真正的“工业革命”。

本作品为“科普中国-科技创新里程碑”原创 转载时务请注明出处

 

高爆炸药 引爆工业革命的导火索

图文简介

炸药,是指极短时间内,在一定外界能量的作用下,由自身能量发生爆炸的物质。