研制先进的火药

1890年，在门捷列夫离开彼得堡大学，迁居到华西里耶小岛不久，他接到了海军部的请求，希望他研制一种供海军舰队，121径枪炮使用的新型无烟火药。

门捷列夫兴冲冲地离开了那个与世无争的小岛，回到了他长期工作生活的城市——圣彼得堡。

对于他的归来，波波娃没有一点的惊奇，她甚至提前准备了门捷列夫最爱吃的小菜。

门捷列夫看见温馨的家，看见贤惠的妻子，想到自己在小岛上的苦闷，眼圈红了。

波波娃接过门捷列夫手中的行李，对他说：“早就知道你在那个小岛上待不久的，只是没想到你这么早就回来了，否则还要找几个朋友为你接风呢。”

“你怎么知道我要回来啊，当初我走的时候可是非常坚决的。”门捷列夫好奇地问。

“我是你的妻子，我还不了解你吗？你能够容忍贫穷落后，可是你却忍受不了无所事事的苦闷。否则当初我怎么肯同意你一个人去那里呢？”

门捷列夫看见如此了解自己的妻子感到非常的欣慰。

“米嘉，你今后有什么打算吗？”

“哦，我应海军部的请求，准备研究一种新型的无烟火药。”门捷列夫一谈到工作，兴致又上来了。

“可是……为什么要替政府工作啊，难道他们对你的伤害还不够吗？”波波娃担心地说道。

“政府并不能代表俄罗斯啊，我研究无烟火药不是为了政府，而是为了整个俄罗斯。它们的性质是不一样的。我不能为了自己的私愤，而耽误了祖国的大事。”

“这究竟是何等的宽广胸怀啊，这究竟是多深的爱国情怀啊！”波波娃深深地以门捷列夫为荣。

波波娃好像想起来了什么，有些困惑地问：“无烟火药？海军让你制造火药不是是为了战争啊？你不是最讨厌战争的吗？”

“是啊，我希望世界充满和平，所以我才会答应海军部关于研制新型火药的要求。只有军事力量得到了提升，才能够结束战争。”

门捷列夫顿了一下，又说道：“其实这项研究在我的眼中只是纯粹的化学研究，我只是尽了一个科学家的本分。”

“那我就放心了。米嘉，加油啊！”

得到了家人的支持后，门捷列夫开始了无烟火药的研究工作。

最早的火药和炸药是有烟火药，直到19世纪才出现无烟火药。

无烟火药指爆炸时产生较少固体残留物的火药。无烟火药燃烧后没有残渣，不发生烟雾或只发生少量烟雾。使用无烟火药可以增加弹丸的射程，提高弹道平直性和射击精度。无烟火药的诞生为弹药的开发铺平了道路。

1845年的一天，瑞士化学家舍恩拜做试验时，不小心把盛满硝酸和硫酸的混合液瓶碰倒了。溶液流在桌上，一时未找到抹布，他赶紧出去，拿来了妻子的一条棉布围裙来抹桌子。

围裙浸了溶液，湿淋淋的，舍恩拜怕妻子看见后责怪，就到厨房去把围裙烘干。没料到靠近火炉时，只听得“扑”的一声，围裙被烧得干干净净，没有一点烟，也没有一点灰。

舍恩拜大吃一惊。事后，他仔细回忆了经过，顿时万分高兴。他意识到自己已经合成了可以用来做炸药的新的化合物。为此，他多次重复了实验，肯定了结果无误，遂将其命名为“火棉”，后人称之为硝化纤维。但是用舍恩拜发明的硝化纤维，生成的火药很不稳定，多次发生火药库爆炸事故。

1884年，法国化学家、工程师维埃利将硝化纤维溶解在乙醚和乙醇里，在其中加入适量的稳定剂，成为胶状物，通过压成片状、切条、干燥硬化，制成了世界上第一种无烟火药。

要把无烟火药投入实战，就必须加快炮弹的初速，并相应地扩大枪炮的射程，还必须设法降低炮筒、枪管内的最大压力。无烟炸药比原来使用的有烟炸药燃烧得慢，所以在这方面很有优势。

1890年代初，欧洲国家的军用步枪弹基本上从大口径黑火药枪弹演变为较小口径无烟火药枪弹。重机枪也是因为使用了无烟火药才具有实用的价值。

大多数无烟火药的主要原料是用硝酸和硫酸清洗纤维素的产物——火棉。一些国家已经制造出了性能比较优异的无烟火药，但是由于涉及保密，俄国的有关资料非常少。

门捷列夫对于火药的知识知道的甚少，现在的当务之急是要了解火药的生产原料、生产流程等。

当时的英国，在无烟火药方面处于领先的地位，于是门捷列夫和工作伙伴叶尔佐夫以及一名海军中校前去伦敦进行考察。

1890年6月初，门捷列夫他们一行三人乘船出发，来到了伦敦。由于，门捷列夫以前曾多次代表俄罗斯到伦敦参加学术会议等，所以他在这里有很多的熟人和朋友。

门捷列夫的这些朋友大多是化学界的精英，他们或多或少地为门捷列夫提供了一些无烟火药的知识。其中爱迪生给他的帮助最大。

爱迪生的童年和青年时代都是在俄国度过的，他还在圣彼得堡一所中学读过书，因此他精通俄语。他是英国火药行业的高手，深受尊敬。当时他已是一家军械制造厂的厂长，手头掌握着所有有关无烟火药的资料。

门捷列夫在很久以前就认识了爱迪生，因此他希望后者能给他提供帮助。爱迪生总是热情地接待门捷列夫，给了他应有的帮助。

爱迪生告诉门捷列夫：1890年英、俄海军部门之间曾达成互换火棉火药样品的协议。他们交流了生产无烟火药的工艺，对样品进行了射击实验。但是，这种无烟火药还未达到完美的程度，射击后炮身前边还残留未燃烧的火药条。

门捷列夫还去了爱迪生的军械制造厂，参观了其火药的生产情况，他还访问了有关研究无烟火药的实验室，并阅读了大量的文献、记录，分析了一切对使用火药有用的东西。

随后，门捷列夫他们三人又从伦敦直接去了巴黎，在那里门捷列夫搞到了法国无烟火药的样品。

这次的出国考察的收获是极其丰富的，门捷列夫他们几乎得到了制作无烟火药，所有必需的和可能了解到的信息。

门捷列夫了解了羰基镍并研究了它的基本属性，他还注意到了不同掺入物对炮药的影响，同时他还指出，应该完善发射压缩空气和汽油混合物的大炮，使炮弹出膛的瞬间燃烧加剧。

回国之后，门捷列夫马上开始实验。在他出国之前，海军部长曾答应，建立一个专门的海军科技实验室，供他进行火药研究。但是，当门捷列夫回国后，这个实验室才刚刚开始建立。

门捷列夫的心情是急切的，他已经等不及实验室的建成了。于是，他回到了早已习惯了的圣彼得堡大学实验室，以火棉为原料开始制造和试验无烟火药。

当时，世界上的火药主要分为两种，一种是火棉火药，另一种是火棉硝化甘油火药。这两者看上去没有什么区别。

1895年，门捷列夫发表论文“火棉火药”，详细地分析了上述两类火药。

火棉火药的主要成分是火棉，即高度硝化的纤维素，内含12.7%至13.5%的氮和57%的氧。火棉不溶于酒精和醚的混合液，因此不能成凝胶状。

要用火棉制造火药，必须向它里面加一些可溶于酒精和醚混合液的较低级硝化的纤维素，使之凝成胶状，并把酒精和水蒸发后的剩余物加工成一定形状，因为未凝成胶状的火棉很容易爆炸。

火棉硝化甘油火药中除了含氮量为11%至13%硝化甘纤维素，主要成分是硝化甘油，占总质量的40%至60%。

这两种火药的冲击力大致相同。但是，必须让火药的类型与武器的类型相适应。这是一项细致的工作，它不光要求火药的比例相当，还要求它的颗粒或条块大小适宜。

门捷列夫清楚地知道，要想解决这个问题，必须研究硝化过程的化学方面和准确确定硝化程度不同的纤维素的成分。因此，他从火药的主要材料硝化纤维素入手，开始研究。

结果，门捷列夫仅用了一年多的时间，在1891年就研究出了一种新的无烟火药。

他描写这种火药说：“这种火棉膠应该认为是一种新的、至今实验中还无人知道的硝化纤维，是含氮约13%的低氮硝化纤维素和含氮约11%的用以封闭小切口的药用火棉膠，中间的混合中性物质。”

所以门捷列夫把这一类型硝化纤维称作低氮硝化火棉膠。

1892年，海军科技实验室对火棉继续进行全面研究。他们确认，低氮硝化棉膠火药很容易做成任何尺寸的颗粒状和条状。只要在每一种情况下都使用相应大小的低氮硝化棉膠颗粒，它就可以成功地用于不同口径的枪炮。

在这一年的春天，海军部进行了口径相对较小的速射炮射击试验，结果很成功。门捷列夫所制造的火药能够均匀而迅速地燃烧，大大超过了国外应用的火药。

按理说俄罗斯有了这么先进的火药，在第一次世界大战的时候就不应该再向美国进口无烟火药了，但事实正好相反，一战的时候，俄罗斯向美国进口了数千吨无烟低氮硝化棉膠火药。

这是怎么回事呢？难道门捷列夫当初研制的无烟火药，有着这样那样的缺点，没有办法在实际应用中施展它的威力吗？

当然不是，1893年俄罗斯的军事专家对低氮硝化棉膠火药进行了必要的试验，然后进行了各种口径的大炮射击试验。射击的结果非常好，表明低氮硝化棉膠火药能够给炮弹提供非常一致的初速。

当时由于海军部门和陆军主管部门，都在秘密研制适合大口径枪炮的无烟火药，而这两个部门间却没有进行必要的沟通联系。不幸的门捷列夫成了这两个部门争功的牺牲品。

在他向海军部长提交了《关于低氮硝化棉膠火药》的报告书，详细地描述了实验室研究结果和火药的试验情况后。这份报告被送到陆军部去鉴定，结果它落到奥赫金斯克工厂手里。

不久，奥赫金斯克工厂生产出一种“俄罗斯”火药，并称其性能比门捷列夫的低氮硝化棉膠火药还要好些。他们还宣称门捷列夫研制出的低氮硝化棉膠火药，是他们以前已经研究过的，抹杀了门捷列夫的新思路。

对于这些诽谤，门捷列夫立即作出了反应，他要求对低氮硝化棉膠火药和“俄罗斯”火药进行对比试验，不管谁好谁坏、谁先谁后，只要能够最终解决武器改造的根本问题就行。

但是，由于海军部和陆军部之间无休止的争吵，门捷列夫的提议道最后也没有能够得到执行，同时低氮硝化棉膠火药的生产也告一段落。

这次的事件比那次学潮带给门捷列夫的打击还要打，他愤然离开了海军部。

但是低氮硝化棉膠火药毕竟是他的心血结晶，门捷列夫时刻关心着它的命运。门捷列夫最害怕的是这种火药渗透到国外，最后带给俄罗斯伤害。

事实不幸被门捷列夫言中了。出于利益的关系，这种火药的秘密被某高级官员卖到了美国。

第一次世界大战的时候，美国的杜邦公司利用这种低氮硝化棉膠火药，狠狠地赚了俄罗斯一大笔。

其实，除了军事上的用途以外，门捷列夫认为低氮硝化棉膠火药还有和平用途，如用于摄影、外科学、粘合和制作赛璐珞等。

他还发现，在生产人造丝的过程中也可以使用低氮硝化棉膠。把低氮硝化棉膠的凝胶块在水中挤压后，再进行多次硝化处理就可以得到很多细线。这种用途逐渐导致了后来高级纤维的普及。