一個由化學家和歷史學家組成的跨學科小組想更多地瞭解幾個世紀以來各種火藥的配方是如何演變的。 研究人員在最近發表在ACS Omega雜誌上的一篇論文中描述了他們的發現。 他們甚至通過在西點軍校射擊場發射15世紀投石大炮的複製品來測試其中幾個配方。

火藥也被稱為黑火藥，從化學角度來說，它很簡單。 它是作為燃料的硫磺和木炭（碳）與硝酸鉀（KNO3）的混合物，硝酸鉀是一種氧化劑，也被稱為硝石。 黑火藥最早於西元904年左右在中國用於戰爭，到13世紀末，其使用已遍及歐洲和亞洲。 現代黑火藥配方要求75%的硝石、15%的木炭和10%的硫磺。 但幾個世紀以來，中世紀的槍炮大師們嘗試了許多不同的配方，其中許多包括樟腦、清漆或白蘭地等添加劑，其目的至今仍不清楚。

到14世紀末，製造商發現，人們可以通過一種濕磨工藝來改善火藥的性能。 當其他成分被研磨在一起時，會加入某種液體（通常是蒸餾酒），產生一種潮濕的糊狀物。 糊狀物會被捲成球狀，然後曬乾，這些球在使用前會被戰場上的炮手在研缽中壓碎。

所謂的蛇紋石幹混火藥在15世紀的歐洲最常使用。 標準程式包括用研缽和鐵杵將成分研磨在一起，將這些成分還原成細粉可能需要長達24小時。 顆粒越小，混合越徹底，火藥的燃燒就越迅速和有效。

研究人員確定了在西元1336年至1449年之間中世紀文本中記錄的20多種不同的配方，並按照這些配方製造自己的不同批次的火藥。 Riegner等人測試了蛇紋石和粟粒狀樣品，使用炸彈量熱法來記錄相對燃燒熱和反應速率。 他們使用差示掃描量熱法來測量燃燒的開始（預燃），以及燃燒擴散的速度，並分析每種配方的殘留物以確定燃燒的有效性。 該小組還比較了不同的樣品製備方法以及有添加劑和無添加劑的配方有效性，並進行了射程炮實驗。

研究小組發現，在西元1338年和1400年之間，配方中增加了硝石的比例，減少了木炭的數量。 這將導致較低的燃燒熱量，但對於戰場上的中世紀炮手來說，也會更安全。 1400年後，炮手們對相對成分進行了更多的調整，稍微減少了硝石，而明顯增加了硫磺和木炭，也許是為了在炮手安全和燃燒熱量之間找到最佳平衡。 很明顯，中世紀的槍炮大師至少在某些方面已經對影響火藥裝填有效功率輸出變數有了堅實瞭解，包括成分的純度、木炭的品種、顆粒大小和混合方法。