隨後誓師出兵，率領三大營主力十五萬人及北直隸衛所兵五萬，共計大軍二十萬前往宣大巡邊並與林丹汗會盟，朱嘉岩與英國公世子張之極從征。經過英國公張維賢的大力整頓之後，京營兵馬雖未能恢複到當年的巔峰狀態，但也是麵貌煥然一新，大軍威風凜凜一路向西北開拔。
是日，朱天明請示過成、英兩位國公後，持金牌調動騰驤左衛及武驤左衛兵馬會同白杆兵接管了京城九門。
第二天一早，劉勤用就帶了幾個工匠前來，把製好的實驗用玻璃器皿交給了朱天明。
朱天明見到大喜，雖然玻璃透明度略差，但總算是實現了朱天明所需要的功能。
朱天明賞了各位工匠白銀五十兩後，迫不及待的準備開始實驗。
朱天明先是找來棉布、竹炭粉粗手笨腳的做了個簡易的口罩，然後讓徐鐵炮找來礬油開始蒸餾提純硫酸。
成功提純了兩瓶濃硫酸後，開始用濃硫酸、硝石和蒸餾水製取濃硝酸。
一直到了傍晚，朱天明總算攢夠了要用的兩酸，又用蒸餾器反複蒸餾燒酒，製出了兩大罐高純度酒精。
他小心翼翼地將存儲酸液酒精的幾個玻璃罐收藏好。
叫來徐鐵炮，讓他命工匠將純銅打薄成銅片，再裁剪成小圓片，以手工衝壓之法製成直徑8毫米高5毫米的小銅盂，此外再多尋些水銀和鰾膠來。
翌日，徐鐵炮備齊了所需的東西，朱天明開始嘗試合成雷酸汞。
朱天明將水銀加入到盛放硝酸的燒杯中，輕柔緩慢的攪拌，使硝酸與水銀充分反應而製得硝酸汞。
之後將一個裝著酒精的燒杯放入盛滿冷水的銅盆中，將硝酸汞加入酒精中慢慢的攪拌。
硝酸汞和酒精反應後劇烈發熱，直到銅盆中的水也開始變溫的時候，朱天明果斷地將燒杯取出放入另一個盛有冷水的備用銅盆中繼續冷卻。
饒是早有準備，朱天明也是被驚出了一頭冷汗，若是沒有備用水盆，降溫不夠及時，此刻他已經被炸死了。
待到反應結束，朱天明將酒精倒出，用蒸餾水反複洗滌燒杯中的灰白的晶體粉末。
洗滌晾乾後，朱天明將一點石蠟加入到雷酸汞粉末中混合均勻，以使雷酸汞鈍化。
隨後取出一小塊填入到銅盂之中，將銅盂安在鐵鏨上，用鐵錘輕砸，立刻啪的一聲炸響，震得朱天明雙手發麻耳朵嗡鳴。
又再次加入一些石蠟混合，再次試驗，如此反反複複終於找出了雷酸汞與石蠟的最佳配比。
他將餘下的雷酸汞混合石蠟都分成了小片，晾乾之後用鰾膠粘在銅盂之內，製成了史上第一批火帽。
朱天明將這些火帽用布包好，裝在一個小盒子裡來到孫元化他們工作的院子。
結果發現隻有宋應星一個人在，看到朱天明到來，宋應星立刻問道：“朱將軍，那新型引藥可是有眉目了？”
朱天明笑嗬嗬地說：“已經做好了，樣銃的進展如何了？”
宋應星道：“樣銃預計明日，最遲後日即可完工，他們二位都去工坊督造了。”
朱天明取出存放火帽的木盒，打開向宋應星展示。
宋應星捏起一個火帽好奇道：“這就是你說的新型引藥？這要如何使用？”
朱天明拿過火帽安在鐵鏨之上，用錘子用力一砸，又是啪的一聲炸響。
宋應星大驚，隨即大笑道：“哈哈哈哈哈哈，朱將軍真的製得了此神物，真乃神鬼莫測的大才呀。”朱天明謙虛了一番，相約樣銃製成之後一起實驗。
第二天一早朱天明還沒起床，就被一串急迫的敲門聲驚醒了，趕忙披上外衣跑出去開門。
一看門外站著孫元化、宋應星、畢懋康三人，興衝衝的告訴朱天明五支樣銃均已完工，要叫朱天明一起去校場試驗新型火銃。
朱天明也是一喜，立刻回房穿好衣服，拿著火帽跟隨三人來到校場。
隻見一排士兵正等候在校場，中間有五人各持一把新型火銃，朱天明立即衝了過去接過一把火銃仔細觀看，雖然做工略顯粗糙，但是結構非常精巧，隻是槍管太厚太重了些。
於是說道：“這銃管太厚，恐怕不利於攜行和作戰吧。”
畢懋康道：“這也是沒有辦法的，我大明所產之鐵並不算佳，若銃管造的薄了，則極易炸膛。
而且這銃管乃是用一根鐵棒，以鋼鑽慢慢鑽出來的，鑽的時候要用鐵夾牢牢夾住，若是銃管太薄鑽的過程中也容易變形。”
朱天明取來造粒黑火藥加入銃管，用壓棒壓實，填入一顆鉛丸。
將擊錘拉開安上火帽瞄準前方百步之外的木板扣動了扳機，一聲鳴響煙霧騰起，15毫米直徑的鉛丸直接把木板轟出一個大洞。
眾人一陣歡呼，再回頭時看到朱天明已經坐在地上了。
大家趕忙將他扶起，朱天明呆呆地看著手中的火帽槍，這槍本來後坐力就大，再加上過大的重量，射擊太過不便。
而且由於槍管太重，導致重心嚴重前傾，更不利於連續射擊的穩定性。朱天明思索著，可是眼下的技術根本無法生產鉻鉬高合金鋼。
正自發愁，忽然聽到身後有個清麗溫柔的女聲叫道：“少爺。”朱天明從沉思中驚醒，猛地回頭，看到居然是娟兒和薛沐妍。朱天明驚喜道：“你們怎麼來了？”
娟兒看在場的人多，很是有些害羞。
小聲的說道：“是國公爺說您整日的在營裡操勞，身邊也沒個服侍的人，已經。。。已經。。。已經邋遢的不成樣子了，特許了我們兩個來營中照顧您的飲食起居。”
朱天明看了看自己身上幾天未換的衣服，也是不好意思地笑道：“確實有點太邋遢了。你們先回我的住處去安頓一下，我忙完就回來找你們。”
說罷叫來一個士卒，讓他領著二人去自己住的小院。
娟兒卻從小包袱中取出一雙棉質手套遞給朱天明說：“少爺，看你的手都凍得裂口了，我給你做了一雙手套，你先戴上，既能保暖又能護著雙手不受傷。”
聽完娟兒的話，朱天明一下想到了後世大炮炮管的熱護套技術，腦海中密布的陰雲一下子散開了。
嘴裡喃喃的道：”對呀，加個套子，就是加個套子。”
隨即狂喜一把抱住娟兒在她臉上親了一口，大笑道：”對了，就是戴個套子，娟兒你真是個天才。你先回去好好休息一下，我晚點回來找你們。”
這一下把在場的人都看得驚住了，娟兒更是羞得想找個地縫鑽進去，轉頭拉著薛沐妍跑開了。
朱天明立刻叫來徐鐵炮和幾位調撥過來的大匠說道：“重新修改製造銃管之法，以熟鐵錠打製成3毫米厚得鐵板，鐵板燒紅後中間放入直徑15毫米的圓柱模具。
將熟鐵板卷起鍛打成鐵管，反複燒紅鍛打，直到接縫完全熔合消失。銃管打好之後，在膛內填充碳粉，密封之後再入爐回火，以滲碳之法使銃管內膛鋼化。
另用相同的方法打造一根厚度為2毫米的鐵管作為套管，一樣鍛打至接縫完全熔合消失，套管的內徑要確保在燒紅後與銃管的外徑絲毫不差，然後趁著套管沒有冷卻套在銃管之外。
等外管徹底冷卻後，由於熱脹冷縮的原理會收縮，緊緊的箍住銃管。
這樣可以抵消掉一部分射擊時銃管內部產生的壓力，從而提高銃管的強度，還能防止連續射擊時的高溫使銃管產生形變而影響精度。
造好之後再將內膛鑽磨平滑即可。最重要的是這種方法製造銃管要比鑽管快很多，而且生產的銃管重量更輕更耐用。”
諸位大匠似乎對套管熱脹冷縮的原理不是太理解，朱天明隻得說道：“你們且按此法生產，以後再慢慢跟你們解釋。”
幾位大匠領命而去，各帶工匠開始依法試製新型槍管。
畢懋康疑惑道：“朱將軍，此法真的可行嗎？”
朱天明自信的回道：”應該可行的，等新銃管造出來，試過便知。此外還有個辦法能進一步提高士兵的射擊速度。”
孫元化和宋應星也很感興趣的湊過來詢問方法。
朱天明道：“就是采用定裝彈藥。用防水的油紙卷成內徑15毫米的圓筒。
頭部疊合用膠粘牢，填入一顆標準彈丸，之後再灌入一次射擊標準用量的造粒火藥，尾部用膠封住擰緊。
在使用時隻需用牙把尾部咬掉，將火藥倒入槍管，再將彈丸連同包裹的油紙一起塞入槍膛壓緊，以壓棒壓實，在射擊時油紙能起到更好的密封效果，使射程和精度更高。”
孫元化喜道：“此法甚妙，不但提高了射擊速度，而且解決了火藥受潮的問題，最重要的是每次填入的火藥等量。
以前火銃激發時的裝藥量完全靠著射手的手感決定，時常有人慌亂之下裝藥過多導致炸膛。”
朱天明道：“正是，如此一來士兵的補給和操作也能省事不少。如果三位前輩對這火帽沒有意見的話，在下就著手讓人大量生產了。”
三人自然沒有異議，都是幾乎將這火帽視為了神物一般，由此也對這位少年將軍的印象大為改觀。
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