被諾貝爾“點(diǎn)石成金”的硅藻土

邂逅新星

“砰”，一聲巨大的爆炸聲之后，阿爾弗雷德·伯納德·諾貝爾望著遍地狼藉的實(shí)驗(yàn)室，想起了因?yàn)樗サ挠H人。但在短暫悲痛之后，他仍然堅(jiān)強(qiáng)地調(diào)整心情，收拾場地，重新踏上了對(duì)它的馴服之路。

它是誰呢？為什么諾貝爾一定要完成對(duì)它的研究呢？答案是硝化甘油炸藥！早在1846年，意大利年輕的化學(xué)家索布雷羅發(fā)現(xiàn)，將硝酸與甘油混合在一起之后，如果遇到碰撞、加熱、壓力等不穩(wěn)定因素就會(huì)發(fā)生爆炸，產(chǎn)生巨大的威力。在19世紀(jì)，威力巨大的爆炸物能夠?yàn)榻蛑贰⒌V山開采、開鑿運(yùn)河等市政水利工程帶來極大便利，給予人們塑造自然的利劍，因此極具吸引力。但由于硝化甘油在被發(fā)明之初，其不穩(wěn)定性帶來的巨大危險(xiǎn)，當(dāng)時(shí)甚至一度被認(rèn)為是沒有實(shí)用價(jià)值的。但仍有大批學(xué)者涌入了對(duì)硝化甘油的研究之中，希望能將這頭仿佛能“吃人”的野獸完全馴服。

左圖為阿爾弗雷德·伯納德·諾貝爾 右圖為硝化甘油結(jié)構(gòu)式 （圖片由作者提供）

諾貝爾在法國巴黎研習(xí)化學(xué)時(shí)遇到索布雷羅，之后也對(duì)硝化甘油炸藥產(chǎn)生了極大的興趣，于是與父親和弟弟一起，研究將硝化甘油的爆炸性與安全可控性相結(jié)合的技術(shù)。他們通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，誘發(fā)硝化甘油爆炸的兩個(gè)主要方法為加熱和碰撞，很快諾貝爾找到了可控誘發(fā)爆炸的方法，即利用普通的火藥作為引線點(diǎn)燃加熱硝化甘油，誘導(dǎo)其發(fā)生爆炸。他于1864年制作出了雷管，用來作為硝化甘油的引爆裝置。在不斷地探索研究后，諾貝爾通過給硝化甘油散熱降溫，使其溫度維持在一個(gè)較低的范圍內(nèi)，能夠讓硝化甘油大量穩(wěn)定的儲(chǔ)存。但是，硝化甘油仍具有不穩(wěn)定性，使其試驗(yàn)工廠發(fā)生了巨大的爆炸，導(dǎo)致父親重傷。諾貝爾承受著巨大的壓力，但隨著一樣?xùn)|西的出現(xiàn)，這一切很快就發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變。

諾貝爾選擇的添加劑為硅藻土，它可以利用毛細(xì)效應(yīng)將硝化甘油吸入體內(nèi)空腔，以一種固態(tài)的方式保存硝化甘油，極大地提高了硝化甘油的穩(wěn)定性，并且它能形成一種容易處理的固體塑膠炸藥。它的爆炸力比同樣數(shù)量的普通炸藥大約高5倍。除此以外，這種軟塊還可以方便地包裝在炸藥紙筒里，做成各種想要的形狀。因?yàn)樘砑恿斯柙逋梁箢伾庶S色，因此后來也稱其為黃色炸藥。1867年，經(jīng)過長時(shí)間的推廣后，諾貝爾發(fā)明的硅藻土炸彈系列得到了用戶廣泛好評(píng)，成為當(dāng)時(shí)歐洲社會(huì)爆破的必需品。諾貝爾也因此成為“炸藥大王”，他先后在20多個(gè)國家開設(shè)工廠、實(shí)驗(yàn)室，積聚了巨額財(cái)富。諾貝爾留下遺囑，在他去世后，將他可兌換的財(cái)產(chǎn)用于設(shè)立基金會(huì)，用基金產(chǎn)生的利息每年獎(jiǎng)勵(lì)給前一年在物理學(xué)、化學(xué)、生理學(xué)或醫(yī)學(xué)、文學(xué)、和平方面做出杰出貢獻(xiàn)的人，即舉世矚目的諾貝爾獎(jiǎng)。

那么，為什么硅藻土成為了破局的關(guān)鍵呢？這是因?yàn)楣柙逋猎从诠柙?，是其死亡之后億萬年的遺骸。硅藻土具有形貌種類多樣、物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、表面多孔內(nèi)部空腔、比表面積大且吸附性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，再加上其質(zhì)輕松軟，不占據(jù)過多有效質(zhì)量。利用其多孔吸附性強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠?qū)⑾趸视臀肫淇涨?，降低硝化甘油之間的有效碰撞與摩擦，弱化其爆炸感度。同時(shí)硅藻土物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不會(huì)誘發(fā)爆炸。

諾貝爾說：“引起我注意用硅藻土來制造黃色炸藥的原因，是當(dāng)它干燥后的膨脹體積，經(jīng)過試驗(yàn)具有很大的多孔性。因此，黃色炸藥并不是偶然出現(xiàn)的，而是因?yàn)閺囊婚_始我就看到這種流體炸藥的不利方面，并且著手找尋一種克服這一缺點(diǎn)的方法。”

硅藻土炸藥的發(fā)現(xiàn)，既不是意外也不是巧合，而是堅(jiān)持、專注與勤奮的綜合結(jié)果。所有科學(xué)發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)是對(duì)于本專業(yè)的熱愛與堅(jiān)持，就像躺在土層中億萬年的硅藻土，能做的也只是靜候，如果等不來一位高超的“煉金術(shù)士”，也不能被“點(diǎn)石成金”，那么它終究是一堆不起眼的土而已。

（第一作者系重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院碩士生；第二作者系重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師）

標(biāo)簽： 硝化甘油 物理化學(xué) 阿爾弗雷德