許幻山因藍色煙火身陷囹圄 背後推手竟是小小的銅離子

已完結的熱播電視劇《三十而已》中，男主角許幻山引起了廣泛的關注，尤其是他在劇中飾演的煙火設計師這一角色，在以往的影視作品中極少出現。

許幻山在劇中最得意的作品，是一款藍色煙火。這種藍色煙火不僅作為他心中的最高夢想被反覆提及，更是作為推動劇情的重要元素不斷出現，最終的爆炸事故還導致許幻山琅璫入獄。

有網友表示，在現實中的確很少看到藍色煙火。那麼，藍色煙火真的很難生產和儲存嗎？煙火傳承至今，其顏色、聲響和造型不斷帶給觀賞者驚喜，那麼在製作技藝上又出現了哪些創新？

始於千百年前 煙花的組成既簡單又複雜

“煙火是煙與火的藝術與科學。”南京理工大學原煙火研究室主任、博士生導師潘功配教授說。

據瞭解，傳統煙火發射升空和呈現效果主要依靠黑火藥來實現，而黑火藥又是中國的四大發明之一，因此煙火也算得上是中國古代勞動人民文化與科學融合的結晶。

經過千百年的傳承與創新，現代煙火已經成為一門科學——煙火學，它研究的主題是煙火藥及其燃燒與爆炸化學反應所產生的光、聲、煙、熱、顏色、氣動等物理效應與應用。

“黑火藥是最初的煙火藥，其配方組成為‘一硝二磺三木炭’，古代的一斤是十六兩重，也就是說一斤硝酸鉀要配比二兩硫磺、三兩木炭。”潘功配告訴記者，現代煙火藥既不同於黑火藥，也不同於一般炸藥。

其實，煙火藥是煙火中所有藥劑的統稱。根據不同的功能，這些藥劑還可以分為發射藥、效果藥等。發射藥被引燃後，在正常條件下不會爆炸，而是迅速產生高熱的氣體，產生壓力促使煙火的其他藥劑以一定速度發射出去，但又不至於破壞煙火的筒壁。

記者瞭解到，普通的小型煙火製作過程比較簡單，由硬紙筒包裹著煙火藥，點燃導火索後引燃發射藥，將煙火效果成分送至一定高度後，煙火效果成分就會分散點火，進而產生聲光煙的觀賞效果。

但是大型煙火則複雜得多。燃放時由炮管（目前多采用玻璃鋼管）將禮花彈（多為球型）發射到高空，禮花彈內安裝有電腦晶片，採用計算機程式設計，透過電腦控制，在規定的高度、方位、朝向爆炸，呈現出各種空中造型。

除了製造技藝不同以外，大型煙火與小型煙火另一個重要的區別在於裝藥量。小型煙火的裝藥量只有幾克，而大型煙火的裝藥量可達1公斤以上。一個直徑為20釐米的禮花彈在發射後，要上升到大概200米的高空才會爆炸，爆炸後產生的星星點點的火光，覆蓋的半徑能達到80米左右。

不易製作且不易貯存 藍色煙火少見確有一定道理

煙火的顏色主要由效果藥決定。效果藥中所含有的發光劑和髮色劑，能使煙火擁有五彩繽紛的色彩。其中發光劑主要由金屬粉組成，如鋁粉、鋁鎂合金粉等，當這些金屬燃燒時，會發出白熾的強光。而髮色劑的主要成分是金屬鹽，例如鍶鹽燃燒時會發出紅色光、鋇鹽燃燒時會發出綠色光、而鈉鹽燃燒時會發出黃色光。

在現實中，藍色煙火確實不常見，原因到底是什麼呢？

潘功配表示，某些金屬或它們的化合物在無色火焰中灼燒時，火焰呈現出特殊顏色，這種現象被稱作焰色反應。

將金屬元素置入火焰中時，金屬的外層電子會吸收火焰能量發生“躍遷”。不過，躍遷後的電子並不穩定，它們會馬上回到之前的較低能量狀態。此時，電子會將原本吸收的能量以電磁波的形式釋放出來。不同元素原子中的電子在躍遷時會釋放出特定波長的電磁波，一些金屬原子的電子在躍遷時釋放的電磁波正好位於可見光波段，因此人們可以清楚地看到各種不同的顏色。

我們看到的藍色煙火，其實就是無數的電子在釋放能量的過程中發出了藍色的光。據瞭解，人們一般會利用銅或者銅的化合物作為髮色劑來產生藍色光，包括銅粉、硫酸銅、碳酸銅、硝酸銅、氫氧化銅、鹼式碳酸銅、氯化亞銅等。其中又以一氯化銅（CuCl）釋放的420—460奈米波長的藍光最為純正，因為其他銅鹽產生的藍色通常帶有明顯的綠色色調。

那麼，為什麼藍色的煙火難以製造呢？

首先，夜空雖然看起來是黑色，但其實仍然有相當濃重的藍色調。讓藍色煙火從背景中鮮明地凸顯出來，並不是一件容易的事情。

此外，髮色劑燃燒時的溫度越高，視覺觀感就越好。但同時，過高的溫度又會讓金屬鹽類發生分解，導致金屬原子的狀態改變，無法釋放預期的顏色。最有希望產生純正藍光的一氯化銅的分解溫度只有幾百攝氏度，當它發生焰色反應時，實際上已經開始分解了。因此，想要呈現藍光時溫度最好控制在1200攝氏度以下，否則就會產生其他白亮的雜色，影響藍光的純正性。

相較於紅色、綠色、黃色等其他顏色的煙火，藍色煙火生產、儲存難度確實比較大，這是因為銅離子的穩定性較差，導致藥物配方相容性不好、貯存穩定性較差。

“其實不管哪種煙火，存放時都有一個組分相容性問題，不同組分之間會發生化學固態反應，藍色煙火中的銅離子會起到類似催化劑的作用，使煙火藥不同組分加速反應，所以貯存週期短，對存放條件有特別要求，比如恆溫、恆溼等。”潘功配說。

此外，銷燬煙火也必須要用科學的方法。 “前幾年，有的煙火生產公司因為沒有專業指導，私自銷燬煙火，比如將煙火用石灰水浸泡後直接埋在土裡，這樣在銷燬處理過程中容易出現意外爆炸。之後，國家也相應出臺了一系列規章制度，規範了煙火銷燬方式。”潘功配表示，燒燬處理煙火爆竹時，一定要知曉藥物特性和產品類別，按規範操控，在安全距離之外以電點火方式進行銷燬是比較安全的做法。

技術與配方創新 在環保基礎上提升觀賞效果

在電視劇《三十而已》中，男主角為了討女配歡心，還專門設計了帶有其名字縮寫的“拼字煙火”。現實中，很多人也看到過煙火可以呈現出各種不同的圖案，這又是怎麼實現的呢？

潘功配表示，拼字煙火和圖案煙火的原理也很簡單，首先是效果藥劑的質量要確保所設計的燃放效果要求，其次是用好計算機程式設計，完成好程控發射，按照程式設計過程中所設計好的圖案進行精準點火。

為了營造特殊的字元或圖案，還可以在地面設定相應圖形的發射陣列，如北京奧運會開幕式上讓人印象深刻的大腳印，就是透過在地面以大腳印的陣列事先放置好一組32個炮管，透過電子點火，32個藥球發射到同一高度、同時精準點火，32個亮珠就呈現出大腳印的觀賞效果。

為什麼煙火燃放的過程中會發出不同的聲音呢？據瞭解，這與一種特殊的燃燒過程——脈動燃燒有關。脈動燃燒是一種不穩定的燃燒過程，溫度、壓力、氣流速度等引數都會隨時間週期性波動，在這個過程中，會有大量的噪音輻射出來。

煙火的內部填充了一些特殊的能夠產生脈動燃燒的藥劑，常見的有笛音劑、爆音劑、聲響模擬劑等。例如，把氧化劑（高氯酸鉀、氯酸鉀）和笛音劑（主要是苯的衍生物）混合裝進紙筒或塑膠筒，點燃後就會發生脈動燃燒，產生清脆的笛音。

據潘功配介紹，從保護環境的角度出發，現在所生產的很多煙火爆竹，在配方中捨棄了含有重金屬和硫元素的成分，從而減少了二氧化硫和其他硫化物的生成。另外，在配方中也減少了金屬粉的用量，改為使用有機物作為可燃物，從而減少金屬粉燃燒後產生的可吸入顆粒物。最後，還有很多的煙火製造廠家透過改變氧化劑和可燃物的量，改變系統的氧平衡和燃燒溫度、控制燃燒反應。

潘功配表示：“煙火爆竹是文化，也是一種科學。文化需要去傳承，科學則要去攻關、去發展創新。”他認為，中國是世界煙火技術的發源地，是世界煙火技術的故鄉。中國的煙火爆竹，是中華民族的偉大發明與創造，應當受到社會各界的重視與扶持。