被诺贝尔“点石成金”的硅藻土

• 2022-03-20 09:23:02 来源：科普时报

邂逅新星

“砰”，一声巨大的爆炸声之后，阿尔弗雷德·伯纳德·诺贝尔望着遍地狼藉的实验室，想起了因为它失去的亲人。但在短暂悲痛之后，他仍然坚强地调整心情，收拾场地，重新踏上了对它的驯服之路。

它是谁呢？为什么诺贝尔一定要完成对它的研究呢？答案是硝化甘油炸药！早在1846年，意大利年轻的化学家索布雷罗发现，将硝酸与甘油混合在一起之后，如果遇到碰撞、加热、压力等不稳定因素就会发生爆炸，产生巨大的威力。在19世纪，威力巨大的爆炸物能够为建桥筑路、矿山开采、开凿运河等市政水利工程带来极大便利，给予人们塑造自然的利剑，因此极具吸引力。但由于硝化甘油在被发明之初，其不稳定性带来的巨大危险，当时甚至一度被认为是没有实用价值的。但仍有大批学者涌入了对硝化甘油的研究之中，希望能将这头仿佛能“吃人”的野兽完全驯服。

左图为阿尔弗雷德·伯纳德·诺贝尔 右图为硝化甘油结构式 （图片由作者提供）

诺贝尔在法国巴黎研习化学时遇到索布雷罗，之后也对硝化甘油炸药产生了极大的兴趣，于是与父亲和弟弟一起，研究将硝化甘油的爆炸性与安全可控性相结合的技术。他们通过实验发现，诱发硝化甘油爆炸的两个主要方法为加热和碰撞，很快诺贝尔找到了可控诱发爆炸的方法，即利用普通的火药作为引线点燃加热硝化甘油，诱导其发生爆炸。他于1864年制作出了雷管，用来作为硝化甘油的引爆装置。在不断地探索研究后，诺贝尔通过给硝化甘油散热降温，使其温度维持在一个较低的范围内，能够让硝化甘油大量稳定的储存。但是，硝化甘油仍具有不稳定性，使其试验工厂发生了巨大的爆炸，导致父亲重伤。诺贝尔承受着巨大的压力，但随着一样东西的出现，这一切很快就发生了巨大的转变。

诺贝尔选择的添加剂为硅藻土，它可以利用毛细效应将硝化甘油吸入体内空腔，以一种固态的方式保存硝化甘油，极大地提高了硝化甘油的稳定性，并且它能形成一种容易处理的固体塑胶炸药。它的爆炸力比同样数量的普通炸药大约高5倍。除此以外，这种软块还可以方便地包装在炸药纸筒里，做成各种想要的形状。因为添加了硅藻土后颜色呈黄色，因此后来也称其为黄色炸药。1867年，经过长时间的推广后，诺贝尔发明的硅藻土炸弹系列得到了用户广泛好评，成为当时欧洲社会爆破的必需品。诺贝尔也因此成为“炸药大王”，他先后在20多个国家开设工厂、实验室，积聚了巨额财富。诺贝尔留下遗嘱，在他去世后，将他可兑换的财产用于设立基金会，用基金产生的利息每年奖励给前一年在物理学、化学、生理学或医学、文学、和平方面做出杰出贡献的人，即举世瞩目的诺贝尔奖。

那么，为什么硅藻土成为了破局的关键呢？这是因为硅藻土源于硅藻，是其死亡之后亿万年的遗骸。硅藻土具有形貌种类多样、物理化学性质稳定、表面多孔内部空腔、比表面积大且吸附性强等诸多优点，再加上其质轻松软，不占据过多有效质量。利用其多孔吸附性强的特点，能够将硝化甘油吸入其空腔，降低硝化甘油之间的有效碰撞与摩擦，弱化其爆炸感度。同时硅藻土物理化学性质稳定，不会诱发爆炸。

诺贝尔说：“引起我注意用硅藻土来制造黄色炸药的原因，是当它干燥后的膨胀体积，经过试验具有很大的多孔性。因此，黄色炸药并不是偶然出现的，而是因为从一开始我就看到这种流体炸药的不利方面，并且着手找寻一种克服这一缺点的方法。”

硅藻土炸药的发现，既不是意外也不是巧合，而是坚持、专注与勤奋的综合结果。所有科学发现的基础是对于本专业的热爱与坚持，就像躺在土层中亿万年的硅藻土，能做的也只是静候，如果等不来一位高超的“炼金术士”，也不能被“点石成金”，那么它终究是一堆不起眼的土而已。

（第一作者系重庆大学材料科学与工程学院硕士生；第二作者系重庆大学材料科学与工程学院教授，博士生导师）

标签： 硝化甘油 物理化学 阿尔弗雷德

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