Utilisé pour la première fois au combat en Chine vers 900 après JC, la poudre à canon s'est répandue dans toute l'Eurasie à la fin du XIIIe siècle, finalement révolutionner la guerre en tant que propulseur dans les armes à feu et l'artillerie. Pendant ce temps, maîtres artilleurs bricolés avec des formules de poudre à canon, essayer de trouver la concoction idéale. Maintenant, chercheurs rapportant dans ACS Oméga ont recréé des recettes médiévales de poudre à canon et analysé les énergies libérées lors de la combustion, révélant que l'évolution de la poudre parfaite était une lente, processus d'essais et d'erreurs.

Bien que largement obsolète dans l'armement moderne, poudre à canon, également connu sous le nom de poudre noire, est encore utilisé dans les armes historiques, feux d'artifice et pyrotechnie. L'explosif est une combinaison de divers ratios de nitrate de potassium (ou "salpêtre"), soufre et charbon de bois. Les recettes médiévales incluaient parfois des additifs intéressants, comme le camphre, vernis ou cognac, à des fins obscures. Aube Riegner, Cliff Rogers et leur équipe de chimistes et d'historiens voulaient analyser l'énergétique des recettes de poudre à canon médiévales pour aider à comprendre l'intention des maîtres artilleurs dans la création de ces formules, ainsi que pour fournir des informations techniques importantes sur les premières fabrications de poudre à canon.

Pour faire ça, les chercheurs ont identifié plus de 20 recettes de poudre à canon à partir de textes médiévaux datés de 1336 à 1449 après JC. Ils ont préparé les poudres et mesuré les énergies libérées juste avant et pendant la combustion en utilisant la calorimétrie différentielle à balayage et la calorimétrie à la bombe. Ils ont également testé quelques-unes des recettes sur un champ de tir de West Point en utilisant une réplique d'un canon lanceur de pierres du début du XVe siècle.

En général, dans la période 1338-1400 après JC, le pourcentage de salpêtre a augmenté et le charbon de bois a diminué, provoquant des chaleurs de combustion plus faibles, qui aurait pu produire des recettes plus sûres pour les artilleurs médiévaux. Après 1400 après JC, le pourcentage de salpêtre (l'ingrédient le plus cher) a légèrement diminué, tandis que le soufre et le charbon augmentaient, augmenter la chaleur de combustion, mais pas aussi élevé que pour les premières recettes. Certains additifs, comme la combinaison de camphre et de chlorure d'ammonium, semblait rendre la poudre à canon plus forte, tandis que d'autres, comme de l'eau ou du cognac, n'a pas montré d'avantages énergétiques, mais aurait pu servir à d'autres fins. Par exemple, ils auraient pu rendre le matériau plus stable pendant le transport ou le stockage. Bien que les chercheurs aient caractérisé les poudres à canon en laboratoire et dans des expériences limitées sur le champ de tir, plus de travail sur le terrain doit être fait pour évaluer quelle formulation serait la plus performante dans des contextes historiques, ils disent.