许幻山因蓝色烟火身陷囹圄 背后推手竟是小小的铜离子

已完结的热播电视剧《三十而已》中，男主角许幻山引起了广泛的关注，尤其是他在剧中饰演的烟火设计师这一角色，在以往的影视作品中极少出现。

许幻山在剧中最得意的作品，是一款蓝色烟火。这种蓝色烟火不仅作为他心中的最高梦想被反复提及，更是作为推动剧情的重要元素不断出现，最终的爆炸事故还导致许幻山琅珰入狱。

有网友表示，在现实中的确很少看到蓝色烟火。那么，蓝色烟火真的很难生产和保存吗？烟火传承至今，其颜色、声响和造型不断带给观赏者惊喜，那么在制作技艺上又出现了哪些创新？

始于千百年前 烟花的组成既简单又复杂

“烟火是烟与火的艺术与科学。”南京理工大学原烟火研究室主任、博士生导师潘功配教授说。

据了解，传统烟火发射升空和呈现效果主要依靠黑火药来实现，而黑火药又是中国的四大发明之一，因此烟火也算得上是中国古代劳动人民文化与科学融合的结晶。

经过千百年的传承与创新，现代烟火已经成为一门科学——烟火学，它研究的主题是烟火药及其燃烧与爆炸化学反应所产生的光、声、烟、热、颜色、气动等物理效应与应用。

“黑火药是最初的烟火药，其配方组成为‘一硝二磺三木炭’，古代的一斤是十六两重，也就是说一斤硝酸钾要配比二两硫磺、三两木炭。”潘功配告诉记者，现代烟火药既不同于黑火药，也不同于一般炸药。

其实，烟火药是烟火中所有药剂的统称。根据不同的功能，这些药剂还可以分为发射药、效果药等。发射药被引燃后，在正常条件下不会爆炸，而是迅速产生高热的气体，产生压力促使烟火的其他药剂以一定速度发射出去，但又不至于破坏烟火的筒壁。

记者了解到，普通的小型烟火制作过程比较简单，由硬纸筒包裹着烟火药，点燃导火索后引燃发射药，将烟火效果成分送至一定高度后，烟火效果成分就会分散点火，进而产生声光烟的观赏效果。

但是大型烟火则复杂得多。燃放时由炮管（目前多采用玻璃钢管）将礼花弹（多为球型）发射到高空，礼花弹内安装有电脑芯片，采用计算机编程，通过电脑控制，在规定的高度、方位、朝向爆炸，呈现出各种空中造型。

除了制造技艺不同以外，大型烟火与小型烟火另一个重要的区别在于装药量。小型烟火的装药量只有几克，而大型烟火的装药量可达1公斤以上。一个直径为20厘米的礼花弹在发射后，要上升到大概200米的高空才会爆炸，爆炸后产生的星星点点的火光，覆盖的半径能达到80米左右。

不易制作且不易贮存 蓝色烟火少见确有一定道理

烟火的颜色主要由效果药决定。效果药中所含有的发光剂和发色剂，能使烟火拥有五彩缤纷的色彩。其中发光剂主要由金属粉组成,如铝粉、铝镁合金粉等，当这些金属燃烧时，会发出白炽的强光。而发色剂的主要成分是金属盐，例如锶盐燃烧时会发出红色光、钡盐燃烧时会发出绿色光、而钠盐燃烧时会发出黄色光。

在现实中，蓝色烟火确实不常见，原因到底是什么呢？

潘功配表示，某些金属或它们的化合物在无色火焰中灼烧时，火焰呈现出特殊颜色，这种现象被称作焰色反应。

将金属元素置入火焰中时，金属的外层电子会吸收火焰能量发生“跃迁”。不过，跃迁后的电子并不稳定，它们会马上回到之前的较低能量状态。此时，电子会将原本吸收的能量以电磁波的形式释放出来。不同元素原子中的电子在跃迁时会释放出特定波长的电磁波，一些金属原子的电子在跃迁时释放的电磁波正好位于可见光波段，因此人们可以清楚地看到各种不同的颜色。

我们看到的蓝色烟火，其实就是无数的电子在释放能量的过程中发出了蓝色的光。据了解，人们一般会利用铜或者铜的化合物作为发色剂来产生蓝色光，包括铜粉、硫酸铜、碳酸铜、硝酸铜、氢氧化铜、碱式碳酸铜、氯化亚铜等。其中又以一氯化铜（CuCl）释放的420—460纳米波长的蓝光最为纯正，因为其他铜盐产生的蓝色通常带有明显的绿色色调。

那么，为什么蓝色的烟火难以制造呢？

首先，夜空虽然看起来是黑色，但其实仍然有相当浓重的蓝色调。让蓝色烟火从背景中鲜明地凸显出来，并不是一件容易的事情。

此外，发色剂燃烧时的温度越高，视觉观感就越好。但同时，过高的温度又会让金属盐类发生分解，导致金属原子的状态改变，无法释放预期的颜色。最有希望产生纯正蓝光的一氯化铜的分解温度只有几百摄氏度，当它发生焰色反应时，实际上已经开始分解了。因此，想要呈现蓝光时温度最好控制在1200摄氏度以下，否则就会产生其他白亮的杂色，影响蓝光的纯正性。

相较于红色、绿色、黄色等其他颜色的烟火，蓝色烟火生产、保存难度确实比较大，这是因为铜离子的稳定性较差，导致药物配方相容性不好、贮存稳定性较差。

“其实不管哪种烟火，存放时都有一个组分相容性问题，不同组分之间会发生化学固态反应，蓝色烟火中的铜离子会起到类似催化剂的作用，使烟火药不同组分加速反应，所以贮存周期短，对存放条件有特别要求，比如恒温、恒湿等。”潘功配说。

此外，销毁烟火也必须要用科学的方法。 “前几年，有的烟火生产公司因为没有专业指导，私自销毁烟火，比如将烟火用石灰水浸泡后直接埋在土里，这样在销毁处理过程中容易出现意外爆炸。之后，国家也相应出台了一系列规章制度，规范了烟火销毁方式。”潘功配表示，烧毁处理烟火爆竹时，一定要知晓药物特性和产品类别，按规范操控，在安全距离之外以电点火方式进行销毁是比较安全的做法。

技术与配方创新 在环保基础上提升观赏效果

在电视剧《三十而已》中，男主角为了讨女配欢心，还专门设计了带有其名字缩写的“拼字烟火”。现实中，很多人也看到过烟火可以呈现出各种不同的图案，这又是怎么实现的呢？

潘功配表示，拼字烟火和图案烟火的原理也很简单，首先是效果药剂的质量要确保所设计的燃放效果要求，其次是用好计算机编程，完成好程控发射，按照编程过程中所设计好的图案进行精准点火。

为了营造特殊的字符或图案，还可以在地面设置相应图形的发射阵列，如北京奥运会开幕式上让人印象深刻的大脚印，就是通过在地面以大脚印的阵列事先放置好一组32个炮管，通过电子点火，32个药球发射到同一高度、同时精准点火，32个亮珠就呈现出大脚印的观赏效果。

为什么烟火燃放的过程中会发出不同的声音呢？据了解，这与一种特殊的燃烧过程——脉动燃烧有关。脉动燃烧是一种不稳定的燃烧过程，温度、压力、气流速度等参数都会随时间周期性波动，在这个过程中，会有大量的噪音辐射出来。

烟火的内部填充了一些特殊的能够产生脉动燃烧的药剂，常见的有笛音剂、爆音剂、声响模拟剂等。例如，把氧化剂（高氯酸钾、氯酸钾）和笛音剂（主要是苯的衍生物）混合装进纸筒或塑料筒，点燃后就会发生脉动燃烧，产生清脆的笛音。

据潘功配介绍，从保护环境的角度出发，现在所生产的很多烟火爆竹，在配方中舍弃了含有重金属和硫元素的成分，从而减少了二氧化硫和其他硫化物的生成。另外，在配方中也减少了金属粉的用量，改为使用有机物作为可燃物，从而减少金属粉燃烧后产生的可吸入颗粒物。最后，还有很多的烟火制造厂家通过改变氧化剂和可燃物的量，改变系统的氧平衡和燃烧温度、控制燃烧反应。

潘功配表示：“烟火爆竹是文化，也是一种科学。文化需要去传承，科学则要去攻关、去发展创新。”他认为，中国是世界烟火技术的发源地，是世界烟火技术的故乡。中国的烟火爆竹，是中华民族的伟大发明与创造，应当受到社会各界的重视与扶持。

来源： 科技日报