许幻山放不下的蓝色烟花,有多难生产?

作者: 张昊

来源: 中国科普博览

发布日期: 2020-08-15

本文讨论了蓝色烟花的制造难度及其原理,介绍了烟花颜色产生的科学原理,以及烟花制造和燃放中的安全问题。

在电视剧《三十而已》中,“蓝色烟花”作为烟花设计师许幻山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。那么,在现实中,蓝色烟花真的没人做出来过吗?当然不是。加入含铜化合物,就可以让烟花呈现蓝色。不过,蓝色烟花的确是烟花行业的圣杯,色泽纯正的蓝色烟花不仅好看,而且少见。

为什么烟花有颜色?蓝色烟花为什么难制造?

直到今天,色泽纯正的蓝色烟花仍然是烟火秀中的卖点,将其称为烟花行业的圣杯也并不为过。首先我们要了解下烟花是如何“上色”的。烟花能呈现各种色彩,并不是真的加入了我们画画用的颜料,而是加入了不同的金属化合物,产生了一种叫“焰色反应”的物理变化。焰色反应,就是金属的原子或者离子在火焰中呈现不同颜色的现象。

当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”——即本来拥有稳定轨道的电子会到达一个具有更高能量的轨道上。不过,跃迁后的电子并不稳定,它们会马上回到曾经较低的能量状态。这个过程同样称为跃迁,只不过跃迁方向是从高能量轨道回到低能量轨道。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,这个波长与具体的元素种类有关,是原子的特征属性。不少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五彩缤纷的颜色,这就是焰色反应得名的由来。我们看到的蓝色烟花,其实就是无数的电子在以蓝色光的形式向外释放能量。

一般来说,焰火剂燃烧时的温度越高,焰色反应的颜色就越明亮,视觉观感就越好。

但同时,过高的温度又会让作为发色剂的金属盐类发生分解,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氯化亚铜的分解温度只有几百度,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,否则就会产生其它白亮的杂色,影响蓝光的纯正性。不过归根结底,蓝色烟花难以制造的原因还是与材料的稀缺性有关。

其它色系对应的无机金属盐种类繁多,但能够产生蓝光的却几乎只有氯化亚铜一种。当然,如果我们把有机铜盐也列入考察对象,那么可供选择的对象确实会大大增加。问题是,生产烟花需要消耗大量盐类,成本是非常关键的因素,而有机盐类显然太贵了。

除了蓝色烟花的制造难题,电视剧中还出现了“拼字烟花”。有厂家为了给剧中人物应援,在现实中也打出了女主姓名缩写图案的烟花。

那么,这些拼字烟花,还有我们日常观看到的图案烟花,是如何打出来的呢?这就不得不提到大型烟花要使用的烟花弹了。烟花弹是烟花的一种,它的核心部分是焰火剂,也就是燃烧时产生各种颜色火焰的药剂。焰火剂的主要成分包括:氧化剂、可燃物、发色剂和粘合剂。

它的工作原理是氧化剂在可燃物的作用下受热分解,释放出的氧气再供可燃物进一步燃烧产生高温,从而促使(金属)发色剂发生焰色反应,粘合剂则起到将各种成分粘结成整体的作用。人们常将焰火剂制成多层结构,由外向内的每一层中包含有不同成分的发色剂。这样,在上空发生爆炸时,外层发色剂就会最先爆炸,然后是中层,最后是内层。这样的好处是烟花会呈现出明显的阶段性变色效果,增强观赏性。

烟花是易燃易爆物品,制造、使用以及存储等每一个环节都可能发生危险。不论是需要由专业人士进行操作的大型烟花弹,还是普通的民用烟花,都曾造成过多起爆炸、火灾事故。对于烟花制造厂家和专业燃放人员而言,把控好每一个生产、流通环节,是对确保自身以及公众安全必须尽到的责任。对于一般消费者而言,了解烟花燃放中可能发生的隐患,是必须具备的生活常识。大型烟花使用时常见的安全问题有以下三种。

第一,引信失效造成的哑弹,装载着大量火药的哑弹最终会落回地面。虽然一般的烟花表演都会尽量确保即便有哑弹或残留物落下,也会直接落入湖面海面,但如果真的遇到了烟花哑弹,务必要第一时间联系消防部门进行处理。第二,点火器失效造成的点火失灵,电子设备都有发生故障的可能,历史上也多次出现因为此类原因导致烟花表演失败或者终止的实例。

此时如果需要进行临时人工点火,操作员应该务必做好防护,另外装药量超过了某一程度后必须进行远距离点火。第三,烟花发射过程中还可能出现发射筒倒伏之类意外,因此务必需要提前确保设备处于最佳状态。

对于普通的民用烟花来说,虽然装药量与大型烟花比相去甚远,但发生危险的概率也不可忽视,基本的安全事项必须遵守。

首先必须明确,在禁放区域和禁放时间内燃放烟花爆竹是违法行为,燃放前务必确定清楚相关信息;燃放时千万不能对准人以及其它动物,也要务必留意周围是否有易燃易爆物品的存在;燃放之前,记得查看天气预报,强风天气容易导致火灾,应该避免在这类气象条件下燃放烟花;当点燃管状烟花后,如果没有顺利引燃,千万不要用眼睛直视烟花的喷出口;最后,将烟花外包装分解,再倒出火药点燃的行为非常危险!

每年都有因此受伤甚至失去生命的惨剧发生,我们一定要注意安全,严格遵守相关安全规定,珍爱生命与健康。

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