Thuốc nổ

Thuốc nổ trong quân đội

Để xác định tính tương thích của một chất nổ với mục đích của quân đội, những đặc tính vật lý của nó phải được kiểm nghiệm kỹ lưỡng. Tính hữu dụng của một chất nổ chỉ có thể được đánh giá cao khi những đặc tính này đã được hiểu xuyên suốt. Rất nhiều loại thuốc nổ đã được nghiên cứu trong những năm gần đây để xác định tính tương thích với các mục đích của quân đội và phần lớn tỏ ra không phù hợp. Một số loại có thể được chấp nhận nhưng vẫn còn một số tính chất ngoài ý muốn và vì thế hạn chế tính hữu dụng của chúng trong các ứng dụng của quân đội. Yêu cầu cho chất nổ trong quân đội rất nghiêm ngặt và rất ít chất nổ sở hữu những tính chất tiêu chuẩn này. Một số tính chất khá quan trọng là:

Tính khả dĩ và giá thành

Trong bối cảnh của chiến tranh hiện đại, khối lượng thuốc nổ cần sử dụng rất khổng lồ. Vì thế thuốc nổ phải được sản xuất từ các vật liệu thô rẻ tiền, không có tính chiến lược và đáp ứng được nhu cầu với số lượng lớn. Hơn nữa, quy trình sản xuất phải đáp ứng được yêu cầu đơn giản, rẻ tiền và an toàn.

Sức mạnh

Từ "sức mạnh" (hoặc chính xác hơn là sự hoạt động) được áp dụng cho một chất nổ để ám chỉ cho khả năng để thực hiện công. Trong thực tế nó được định nghĩa như khả năng của chất nổ để thực hiện theo mục đích chủ định trước. (như bắn các mảnh vỡ, luồng khí vận tốc cao, sốc khi nổ dưới nước,...). Sức mạnh của một loại chất nổ được xác định bởi một loạt các kiểm tra để xác nhận tính thích hợp với mục đích sử dụng.

Tính phân tán

Bên cạnh sức mạnh, thuốc nổ còn biểu thị một tính chất khác, đó là hiệu ứng phân tán hay tính phân tán, được phân biệt với tổng khả năng thực hiện công. Một bồn propane khi nổ có thể giải phóng nhiều năng lượng hóa học hơn một ounce nitroglycerin, nhưng cái bồn chỉ bị xé ra thành từng mảnh to bị xoắn lại trong khi vỏ kim loại bao quanh nitrolgycerin sẽ hóa thành bụi mịn. Tính chất này rất quan trọng trong thực tiễn khi xác định tính hiệu quả của chất nổ trong vỏ pháo, quả bom, lựu đạn và những thứ tương tự. Độ nhanh chóng mà một loại thuốc nổ đạt được áp suất đỉnh điểm là sự đo lường cho tính phân tán. Giá trị của tính phân tán được sử dụng chủ yếu ở Pháp và Nga.

Tỉ trọng

Tỉ trọng của một khối thuốc nổ là khối lượng trên một đơn vị thể tích. Một số phương pháp có thể được sử dụng, như khối viên (pellet loading), khối ném (cast loading), và khối nén (press loading), và phương pháp được sử dụng tùy thuộc vào tính chất của loại chất nổ. Dựa trên phương pháp được sử dụng, một tỉ trọng trung bình có thể đạt được và nằm trong khoảng 80-99% tỉ trọng trên lý thuyết của loại thuốc nổ đó. Tỉ trọng cao có thể giảm độ nhạy bằng cách khiến cho vật liệu tăng sự chống chịu với ma sát bên trong. Tuy nhiên, nếu tỉ trọng tăng đến mức tinh thể bị nén chặt, thuốc nổ có thể trở nên nhạy hơn. Tăng tỉ trọng còn cho phép sử dụng nhiều thuốc nổ hơn, nhờ đó tăng sức mạnh của đầu đạn. Ta có thể nén một khối thuốc nổ vượt qua mức nhạy nổ, còn gọi là mức nén chết (dead-pressing), khi đó nó không còn khả năng phát nổ một cách đáng tin cậy nữa.

Tính dễ bay hơi

Tính dễ bay hơi, hay mức độ sẵn sàng bay hơi của một chất, là một tính chất không mong muốn của chất nổ sử dụng trong quân đội. Thuốc nổ chỉ được bay hơi rất nhẹ trong điều kiện chúng được chuyên chở và ngay cả ở nhiệt độ cao nhất mà chúng được lưu trữ. Sự bay hơi quá mức thường dẫn đến áp suất ngay trong viên đạn và tách hỗn hợp ra thành các thành phần cấu tạo. Tính bền vững, như được đề cập ở trên, là khả năng của một loại thuốc nổ có thể chịu được điều kiện lưu trữ mà không bị phân rã. Sự dễ bay hơi tác động đến cấu cạo hóa học của thuốc nổ như vậy có thể làm giảm tính bền vững và tăng sự nguy hiểm khi giữ chúng. Mức độ cho phép bay hơi tối đa là 2ml khí trong vòng 48 giờ.

Tính hút ẩm

Sự thấm hút của nước vào thuốc nổ là điều cực kỳ không mong muốn bởi nó làm giảm độ nhạy, sức mạnh và vận tốc phát nổ của thuốc nổ. Tính hút ẩm được sử dụng như xu hướng hấp thụ hơi nước của một loại vật liệu. Độ ẩm có ảnh hưởng không tốt vì đóng vai trò như một chất làm trơ và hấp thu nhiệt khi bay hơi hoặc như một dung môi và gây ra các phản ứng hóa học ngoài ý muốn. Độ nhạy, sức mạnh và vận tốc phát nổ bị suy giảm bởi chất trơ bởi nó làm giảm tính liên tục của khối chất nổ. Khi phần ẩm bốc hơi trong quá trình nổ, sự làm mát diễn ra, do đó làm giảm nhiệt độ của phản ứng. Tính bền vững cũng bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của hơi ẩm do nó kích thích quá trình phân rã và hơn nữa, ăn mòn vỏ kim loại chứa chất nổ. Do tất cả các nguyên nhân nói trên, tính hút ẩm phải được khắc phục trong chất nổ cho quân đội.

Mức độc hại

Do cấu trúc hóa học của chúng, phần lớn các loại thuốc nổ đều độc hại trên một phương diện nào đó. Bởi hiệu ứng của chất độc có thể rất khác nhau từ đau đầu nhẹ cho tới tổn thương nội tạng nghiêm trọng, phải luôn cẩn trọng với thuốc nổ để giảm thiểu nguy cơ bị nhiễm độc. Khí sản sinh ra bởi thuốc nổ cũng có thể là khí độc.

Chế tạo

Thuốc nổ đen có thể được chế tạo thủ công bằng cách trộn theo tỷ lệ trọng lượng 75%KNO₃, 15%C, 10%S. Cacbon có thể được thu bằng cách đốt gỗ (như thân cây xoan) trong tình trạng hiếm khí rồi lọc qua lưới để được bột mịn. Lưu huỳnh và KNO₃ cũng cần đem phơi khô rồi lọc qua lưới để được bột mịn.