◎ 科技日報記者 張曄
最近熱播的電視劇《三十而已》中，除了面臨複雜感情和多重壓力的三位都市女性之外，男主角許幻山也引起了廣泛關注，尤其是他在劇中飾演的煙花設計師這一角色，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，是一款藍色煙花。這種藍色煙花不僅是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。
在劇情中，因為大量囤積藍色煙花並保管不當導致發生安全事故。在這次事故後，許幻山的煙花公司破產，而他的婚姻也終結。
有網友表示，在現實中藍色煙花確實很少見。那麼，藍色煙花真的很難製作嗎？保管有什麼特別需要謹慎的地方？傳統的煙花經歷了千百年的傳承創新後，煙花的組成有哪些變化？展現顏色、聲響和造型等特效，需要哪些技術創新？
煙花的組成既簡單又複雜
「煙花也稱煙火，煙火顧名思義就是煙與火，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。
傳統煙火依靠黑火藥作為發射藥和效果藥，而黑火藥又是中國的四大發明之一，因此，煙火也是中國古代勞動人民的文化與科學融合的結晶。
早在《後武林舊事》中，就記錄了宋孝宗觀海潮放煙火的情景；宋理宗在位時，周密在《齊東野語》中也記載了當時皇宮觀看煙花的故事。到元朝、明朝，許多詩人、文學家都有有關燃放煙花爆竹這方面的記述。自清代以來，鞭炮煙花的使用就更加普遍了。
經過千百年的傳承與創新，現代煙火已經成為一門被稱之為煙火學的科學，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，黑火藥配方組成為《一硝二磺三木炭》，即十六兩制稱的1斤硝酸鉀，二兩硫磺，三兩木炭。」潘功配告訴記者，現代煙火藥既不同於一般火藥，也不同於一般炸藥，是由氧化劑、可燃劑和粘合劑混合制而成的特殊含能材料。
一般小型煙火比較簡單，由硬紙筒包裹著煙火藥，點燃導火索後引燃發射藥，將煙花效果件升空至一定高度後，分散點火，產生聲光煙的觀賞效果。
但是大型煙花則複雜得多。如禮花彈（多為球型），燃放時由炮管（目前多採用玻璃鋼管）發射到高空，採用計算機編程，程控電子點火，空中造型，組圖作畫。
煙花觀賞效果取決於煙花效果藥劑的製作。煙花效果藥劑的製作過程中還加入一些發光劑和發色劑，只有這樣才能夠使煙花綻放出五彩繽紛的顏色。發光劑是金屬粉，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。發色劑要使用鍶鹽（紅色）、鋇鹽（綠色）、銅鹽（藍色）、鈉鹽（黃色）等。
大型煙花內部的裝藥量也很多，動輒達一公斤以上，而小型煙花只有幾克。例如，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，而這些星星點點覆蓋的半徑大約可以有80米左右。
藍色煙花為何少見且危險
在現實中，藍色煙火確實不常見，為什麼藍色煙花如此少見呢？
潘功配表示，首先要了解下煙花是如何「上色」的。煙花能呈現各種色彩，並不是真的加入了顏料，而是在煙火藥中加入了不同的金屬化合物，通過燃燒反應使火焰產生光譜效能。
當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，它們會馬上回到曾經較低的能量狀態。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，某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五彩繽紛的顏色。
圖片來源：視覺中國
「並不是任何的金屬化合物都能呈現漂亮的顏色，比如一氯化銅分子輻射在光譜中呈現的藍色最純正，一氯化鍶分子輻射呈現的紅色最純正，一氯化鋇分子輻射呈現的綠色最純正，而鈉原子輻射呈現的就是黃色。」潘功配說。
因此，我們看到的藍色煙花，其實就是無數的電子在以藍色光的形式向外釋放能量。
相較於紅光、綠光、黃光等其它顏色，藍光煙花生產、保存難度確實比較大，這是因為藍光中含有銅離子，它使得藥物配方相容性不好，貯存穩定性較差。
「其實不管哪種煙花，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，藍光煙花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，所以貯存周期短，對存放條件有特別要求，比如恆溫恆溼等。」潘功配說。
因此，銷毀煙花必須要用科學方法。潘功配總結出了 「 一懂、二知、三依規 」法則，「前幾年，有的煙花生產公司因為沒有專業指導，私自銷毀煙花，比如直接將不明藥物倒入水中，比如用石灰加上水，埋在土裡，造成了銷毀處理過程中的意外爆炸。之後，國家相應出臺了一系列規章制度，規範了煙花銷毀方式。」他表示，燒毀處理煙花爆竹時，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是必要的。
創新帶來觀賞效果大提升
在《三十而已》電視劇中，還出現了「拼字煙花」。現實中，湖南瀏陽市的煙花企業也蹭著電視劇的熱度，為「顧佳」燃放了帶有燃放了帶有「GJ」縮寫的專場煙花秀，在網上引發一波熱議。
潘功配表示拼字煙花和圖案煙花，首先是效果藥劑製造要確保所設計的燃放效果要求，其次是用好計算機編程，完成好程控發射，精準點火。
為了營造特殊的字符或圖案，還可以在地面設置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，就是通過在地面以大腳印的陣列事先放置好一組32個炮管，通過電子點火，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。
此外，不同各類的煙火藥也帶來不同的燃放效果。比如產生光的藥劑有照明劑、閃光劑、發光信號劑等，產生聲音的藥劑有笛音劑、爆音劑、聲響模擬劑等，產生煙的藥劑有發煙劑、有色發煙劑等，還有產生熱、氣動、延期等不同效應的藥劑。
據潘功配介紹，為了保護環境，很多煙花爆竹配方中不採用含有重金屬和硫元素的物質，從而減少了二氧化硫和其他硫化物的生成。其次是減少了金屬粉的用量，基本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。三是通過改變氧化劑和可燃物的量來改變系統的氧平衡和燃燒溫度，控制燃燒反應。
「目前很多城市禁放煙花有利有弊，從城市管理角度來看，煙花導致的安全事故會少一些，但是在我國傳承了千百年的煙火技術和文化卻在慢慢淡化。」潘功配表示，最近日本正在把煙花爆竹申報為世界非物質文化遺產，這是匪夷所思的現象，中國人的發明難道中國人自已不愛就這樣拱手送給外國人？
「煙花爆竹是文化，煙花爆竹是科學，文化則需要去傳承，科學就是要去公關，去發展創新，相信世上無難事，鐵杵定能磨成針，煙花爆竹的安全環保只要以科學的方式去攻關，應該能突破。」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，特別是中國的煙花爆竹，是中華民族的偉大發明與創造，是我們祖先聰明才智的智慧結晶，也是當今中國在世界上最具有完全自主智慧財產權和話語權的中國人的一項古代發明創造。傳承文化，責無旁貸，使命光榮！對於這項老祖宗留下的寶貴財富不能一禁了之。
來源：科技日報
編輯：張爽
審核：朱麗
終審：冷文生