国庆假期,难得回家,终于能够在工作外做点自己喜欢的事了,心里好开心。回首过往许多假期,曾在某个暑假首次在科创中看到一大波热爱科学实验,愿意为自己的兴趣爱好付诸实践的朋友们,顿时感觉热泪盈眶,原来自己不孤独啊,有好多像自己一样的人正在奋斗呢。
从一两年前接触硝糖燃料和进行了相关学习后,我就开始着手制作硝糖燃料的制作。每次制作都是在放假的时候,回到家里才有条件制作,每次制作都只有自己一个人来完成所有的步骤,顶着不务正业的压力。重复看了N遍某位仁兄写的教初学者制作重结晶硝糖燃料的帖子后,在杂货店买了两不锈钢盘子就开始干起来。当时的配置如此:普通中等大小不锈钢盘子一上一下,食盐盐浴,家用烹饪电磁炉(2000W),上淘宝买了把电子称(贪便宜结果发现称量少量原料的时候误差吓到我,后来无奈使用吊秤称量),白沙糖是受过潮的。 流程就不细说了,第一次做的时候,那个怕呀,就认定那盘里的是炸药似的,搞了护目镜,旁边清水半桶防备,还有耐高温手套(就是冬天穿的很厚的手套) ,全副武装,电磁炉调到最低功率,慢慢熬着。。。那个汗啊,现在想来都觉得汗。当看到白糖和硝酸钾溶解后澄清的溶液因高温沸腾而逐渐析晶体出后就特别害怕,那硝糖还在猛冒着气泡的时候就迫不及待把电磁炉给关了。结果做出来的燃料软软的,冷却以后依据如此。虽然也可以点燃,但是火焰很小,不稳定,而且巨慢型。(另外虽然我已经将电磁炉功率调到将近最小,但是由于直接盐浴,底部的盘子温度还是非常高,搞的常常在加热过程中因为电磁炉面板过热而自动停止加热) 后来比对教学贴上的制作想找出问题所在,对比很久还是模模糊糊,虽然贴上对注意事项说的很详细了,但是由于自己没有看过重结晶由完整的一个澄清溶液到生成正常燃料再到温度过火后燃料性质和性状的变化,一直不了解自己所制作 的燃料是处在哪个阶段的。 再后来做了几次,每次燃料燃烧状态都有不同,时好时坏。后来假期过去,带着疑惑回到学校后,不了了之。
若干月以后另一大假到来,又再次回家做起燃料来,做了几回,依旧状态不稳定,但是心里急着尝试,于是也就用那些不稳定的燃料做了一个火箭,在空地点燃后,结果令自己大失所望,心灰意冷,同时心里也萦绕了无数疑问,为燃料戳成条测试时效果感觉还好,但是在火箭发动机内却工作的一塌糊涂?为何做的燃料燃烧状态如此的不稳定?为何制作燃料时燃料无论如何都好像达不到教学贴中燃料的状态呢?…… 这样又过了一个假期。
好久之后,我又抓住了一个假期,回到家后看到曾今做过许多次失败燃料的盘子已经被潮化的残余燃料腐蚀的惨不忍睹,作燃料的冲动又来了,于是揪起以前的许多问题,做出自己的可能的解释,然后重新买了盘子,又用了平底厚底平板铁锅代替以前底下的盘子 ,采用沙浴(减少盐浴带来的食盐对容器的腐蚀,也减少了浪费,而且容易处理),铁锅还用瓷砖与电磁炉隔开,避免铁锅高温的底部直接接触电磁炉面板引起过热 ,将以前的受潮的白砂糖更换到新的干燥的白砂糖,同时将以前一次制作的燃料量有10g提高到50g。做好这一系列的准备后就按照计划制作,同时观察燃料的变化,做了两次燃料,突然发现燃料出乎意料的比以前都符合从教程中看到的燃料的状态。 哈哈,终于成功了,燃料终于踏上了合格稳定燃料之路。之后几天就一直制作燃料,做各项试验,每次做的燃料都很相似,燃烧状态稳定,且和教程中的燃料燃烧状态极其相似。
经过这一系列制作经验后,我总结了我发现的自己所遇到问题所在:1、电磁炉加热不均匀,电磁炉加热金属的局部,易导致金属容器局部温度过高,尤其是当加热不锈钢容器时,因不锈钢容器比铁容器更薄,产生的局部高温不易扩散均匀,相比下铁锅有厚厚的底部有利于热量在整个锅底的扩散。产热的锅底要用耐高温的材料(陶瓷)与电磁炉隔开防止过热。另外,有条件的情况下最好使用电热丝炉,现在的电热丝炉安全系数高,价格低廉,这种炉可以产生足够的热量,而且热量的分布相对电磁炉更加均匀,因此国外很多视频中都是用电热丝炉加上铁的不粘平底锅来制作燃料,个人觉得这真的是非常好的搭配。
2、受潮的白糖最好不要用,因为糖吸水能力比较强,把受潮的糖当做干燥的糖称量会导致制作的燃料中白糖的比例比预计的偏低,如果受潮严重,导致糖比例不足,可能最终会影响糖对硝酸钾晶体的粘结,引起燃料粘结度低,粉状化(即燃料像是由粉粘起来的,不是紧密坚硬的一块)。
3、关于重结晶法燃料的状态,记住很重要的一点:燃料中的水是影响燃料燃烧性能的一大因素。判断水是否还存在于燃料中的方法是:在重结晶过程中看看燃料是否还有继续气泡产生,只要还有气泡就说明还有水分存在,因为蔗糖在你加热的那温度下是不可能沸腾的,硝酸钾就更不用说,所以加热过程沸腾中产生的气泡就是水蒸气。在燃料临近制作完成时燃料的温度是非常高的(超过一百度),因此在此温度下藏在燃料中的微量水分就会沸腾汽化,我们才看到燃料中冒出的气泡,真正无水的燃料是完全无气泡产生的熔融状态的,那是蔗糖熔解后与硝酸钾晶体微粒均匀混匀的结果。
4、控温是实验的关键,如果制作过程中能够确保锅的温度保持恰好使蔗糖熔解的温度(约110℃),那么做好好的燃料就近在咫尺,甚至能够直接用热熔法制作燃料。
另外新发现的,其实在后续制作火箭发动机中,蔗糖可以直接用作强力粘结剂,用于制作堵头粘结剂等绰绰有余,粘结力惊人,冷却后硬度极高,韧性也好,又廉价,加入沙土简直就是超级混凝土,还是热熔型,又可以用水去除。哈哈,突然觉得自己的发现真是太有意思了。(而且我还亲自用蔗糖做了堵头,效果不错,强度等同于混凝土,又比混凝土更简单使用,一浇筑完,冷却后即可使用。)
下面请看看我后面制作的自己比较满意的燃料。
图中有一个推力最大,不知各位是否能看出呢。
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