随后誓师出兵，率领三大营主力十五万人及北直隶卫所兵五万，共计大军二十万前往宣大巡边并与林丹汗会盟，朱嘉岩与英国公世子张之极从征。
经过英国公张维贤的大力整顿之后，京营兵马虽未能恢复到当年的巅峰状态，但也是面貌焕然一新，大军威风凛凛一路向西北开拔。
是日，朱天明请示过成、英两位国公后，持金牌调动腾骧左卫及武骧左卫兵马会同白杆兵接管了京城九门。
第二天一早，刘勤用就带了几个工匠前来，把制好的实验用玻璃器皿交给了朱天明。
朱天明见到大喜，虽然玻璃透明度略差，但总算是实现了朱天明所需要的功能。
朱天明赏了各位工匠白银五十两后，迫不及待的准备开始实验。
朱天明先是找来棉布、竹炭粉粗手笨脚的做了个简易的口罩，然后让徐铁炮找来矾油开始蒸馏提纯硫酸。
成功提纯了两瓶浓硫酸后，开始用浓硫酸、硝石和蒸馏水制取浓硝酸。
一直到了傍晚，朱天明总算攒够了要用的两酸，又用蒸馏器反复蒸馏烧酒，制出了两大罐高纯度酒精。
他小心翼翼地将存储酸液酒精的几个玻璃罐收藏好。
叫来徐铁炮，让他命工匠将纯铜打薄成铜片，再裁剪成小圆片，以手工冲压之法制成直径8毫米高5毫米的小铜盂，此外再多寻些水银和鳔胶来。
翌日，徐铁炮备齐了所需的东西，朱天明开始尝试合成雷酸汞。
朱天明将水银加入到盛放硝酸的烧杯中，轻柔缓慢的搅拌，使硝酸与水银充分反应而制得硝酸汞。
之后将一个装着酒精的烧杯放入盛满冷水的铜盆中，将硝酸汞加入酒精中慢慢的搅拌。
硝酸汞和酒精反应后剧烈发热，直到铜盆中的水也开始变温的时候，朱天明果断地将烧杯取出放入另一个盛有冷水的备用铜盆中继续冷却。
饶是早有准备，朱天明也是被惊出了一头冷汗，若是没有备用水盆，降温不够及时，此刻他已经被炸死了。
待到反应结束，朱天明将酒精倒出，用蒸馏水反复洗涤烧杯中的灰白的晶体粉末。
洗涤晾干后，朱天明将一点石蜡加入到雷酸汞粉末中混合均匀，以使雷酸汞钝化。
随后取出一小块填入到铜盂之中，将铜盂安在铁錾上，用铁锤轻砸，立刻啪的一声炸响，震得朱天明双手发麻耳朵嗡鸣。
又再次加入一些石蜡混合，再次试验，如此反反复复终于找出了雷酸汞与石蜡的最佳配比。
他将余下的雷酸汞混合石蜡都分成了小片，晾干之后用鳔胶粘在铜盂之内，制成了史上第一批火帽。
朱天明将这些火帽用布包好，装在一个小盒子里来到孙元化他们工作的院子。
结果发现只有宋应星一个人在，看到朱天明到来，宋应星立刻问道：“朱将军，那新型引药可是有眉目了？”
朱天明笑呵呵地说：“已经做好了，样铳的进展如何了？”
宋应星道：“样铳预计明日，最迟后日即可完工，他们二位都去工坊督造了。”
朱天明取出存放火帽的木盒，打开向宋应星展示。
宋应星捏起一个火帽好奇道：“这就是你说的新型引药？这要如何使用？”
朱天明拿过火帽安在铁錾之上，用锤子用力一砸，又是啪的一声炸响。
宋应星大惊，随即大笑道：“哈哈哈哈哈哈，朱将军真的制得了此神物，真乃神鬼莫测的大才呀。”朱天明谦虚了一番，相约样铳制成之后一起实验。
第二天一早朱天明还没起床，就被一串急迫的敲门声惊醒了，赶忙披上外衣跑出去开门。
一看门外站着孙元化、宋应星、毕懋康三人，兴冲冲的告诉朱天明五支样铳均已完工，要叫朱天明一起去校场试验新型火铳。
朱天明也是一喜，立刻回房穿好衣服，拿着火帽跟随三人来到校场。
只见一排士兵正等候在校场，中间有五人各持一把新型火铳，朱天明立即冲了过去接过一把火铳仔细观看，虽然做工略显粗糙，但是结构非常精巧，只是枪管太厚太重了些。
于是说道：“这铳管太厚，恐怕不利于携行和作战吧。”
毕懋康道：“这也是没有办法的，我大明所产之铁并不算佳，若铳管造的薄了，则极易炸膛。
而且这铳管乃是用一根铁棒，以钢钻慢慢钻出来的，钻的时候要用铁夹牢牢夹住，若是铳管太薄钻的过程中也容易变形。”
朱天明取来造粒黑火药加入铳管，用压棒压实，填入一颗铅丸。
将击锤拉开安上火帽瞄准前方百步之外的木板扣动了扳机，一声鸣响烟雾腾起，15毫米直径的铅丸直接把木板轰出一个大洞。
众人一阵欢呼，再回头时看到朱天明已经坐在地上了。
大家赶忙将他扶起，朱天明呆呆地看着手中的火帽枪，这枪本来后坐力就大，再加上过大的重量，射击太过不便。
而且由于枪管太重，导致重心严重前倾，更不利于连续射击的稳定性。朱天明思索着，可是眼下的技术根本无法生产铬钼高合金钢。
正自发愁，忽然听到身后有个清丽温柔的女声叫道：“少爷。”朱天明从沉思中惊醒，猛地回头，看到居然是娟儿和薛沐妍。
朱天明惊喜道：“你们怎么来了？”
娟儿看在场的人多，很是有些害羞。
小声的说道：“是国公爷说您整日的在营里操劳，身边也没个服侍的人，已经。。。已经。。。已经邋遢的不成样子了，特许了我们两个来营中照顾您的饮食起居。”
朱天明看了看自己身上几天未换的衣服，也是不好意思地笑道：“确实有点太邋遢了。你们先回我的住处去安顿一下，我忙完就回来找你们。”
说罢叫来一个士卒，让他领着二人去自己住的小院。
娟儿却从小包袱中取出一双棉质手套递给朱天明说：“少爷，看你的手都冻得裂口了，我给你做了一双手套，你先戴上，既能保暖又能护着双手不受伤。”
听完娟儿的话，朱天明一下想到了后世大炮炮管的热护套技术，脑海中密布的阴云一下子散开了。
嘴里喃喃的道：”对呀，加个套子，就是加个套子。”
随即狂喜一把抱住娟儿在她脸上亲了一口，大笑道：”对了，就是戴个套子，娟儿你真是个天才。你先回去好好休息一下，我晚点回来找你们。”
这一下把在场的人都看得惊住了，娟儿更是羞得想找个地缝钻进去，转头拉着薛沐妍跑开了。
朱天明立刻叫来徐铁炮和几位调拨过来的大匠说道：“重新修改制造铳管之法，以熟铁锭打制成3毫米厚得铁板，铁板烧红后中间放入直径15毫米的圆柱模具。
将熟铁板卷起锻打成铁管，反复烧红锻打，直到接缝完全熔合消失。铳管打好之后，在膛内填充碳粉，密封之后再入炉回火，以渗碳之法使铳管内膛钢化。
另用相同的方法打造一根厚度为2毫米的铁管作为套管，一样锻打至接缝完全熔合消失，套管的内径要确保在烧红后与铳管的外径丝毫不差，然后趁着套管没有冷却套在铳管之外。
等外管彻底冷却后，由于热胀冷缩的原理会收缩，紧紧的箍住铳管。
这样可以抵消掉一部分射击时铳管内部产生的压力，从而提高铳管的强度，还能防止连续射击时的高温使铳管产生形变而影响精度。
造好之后再将内膛钻磨平滑即可。最重要的是这种方法制造铳管要比钻管快很多，而且生产的铳管重量更轻更耐用。”
诸位大匠似乎对套管热胀冷缩的原理不是太理解，朱天明只得说道：“你们且按此法生产，以后再慢慢跟你们解释。”
几位大匠领命而去，各带工匠开始依法试制新型枪管。
毕懋康疑惑道：“朱将军，此法真的可行吗？”
朱天明自信的回道：”应该可行的，等新铳管造出来，试过便知。此外还有个办法能进一步提高士兵的射击速度。”
孙元化和宋应星也很感兴趣的凑过来询问方法。
朱天明道：“就是采用定装弹药。用防水的油纸卷成内径15毫米的圆筒。
头部叠合用胶粘牢，填入一颗标准弹丸，之后再灌入一次射击标准用量的造粒火药，尾部用胶封住拧紧。
在使用时只需用牙把尾部咬掉，将火药倒入枪管，再将弹丸连同包裹的油纸一起塞入枪膛压紧，以压棒压实，在射击时油纸能起到更好的密封效果，使射程和精度更高。”
孙元化喜道：“此法甚妙，不但提高了射击速度，而且解决了火药受潮的问题，最重要的是每次填入的火药等量。
以前火铳激发时的装药量完全靠着射手的手感决定，时常有人慌乱之下装药过多导致炸膛。”
朱天明道：“正是，如此一来士兵的补给和操作也能省事不少。如果三位前辈对这火帽没有意见的话，在下就着手让人大量生产了。”
三人自然没有异议，都是几乎将这火帽视为了神物一般，由此也对这位少年将军的印象大为改观。