每年都放的煙花，是如何玩出這麼多花樣的？_風聞

　　正月初一啦，大家過年好呀！**生盆火烈轟鳴竹，守歲筳開聽頌椒。**昨天除夕大家有沒有看到煙花呀？在我的家鄉，每年的除夕、初一家家户户都會放煙花，小小的村莊裏上演着一場盛大的煙花秀。大家都拿出自己壓箱貨，暗自較勁，展示自家的煙花有多漂亮。小小的我當時坐在院子裏思考，為什麼煙花有各種各樣的顏色和圖案？還可以在天空連續綻放成滿天星和墜落流星？

　　圖源：我自己

　　煙花的故事可以追溯到漢朝時期。當時的人們發現，將竹子扔進火中，竹子受熱膨脹而爆裂，發出劈里啪啦的響聲，這便是最初的爆竹，他的目的主要是為了驅邪辟鬼。到了隋唐時期，煉丹術的發展為火藥的發明奠定了基礎，而火藥的出現，給煙花帶來了質的飛躍。

　　北宋時期，火藥技術逐漸成熟，民間開始出現用捲紙包裹火藥的燃放物，這便是早期煙花的雛形。北宋末年，人們在火藥中加入不同的金屬粉，燃燒時產生五彩斑斕的火花，極大的豐富了煙花的色彩。

　　元明清時期，煙花迎來了鼎盛發展，製作工藝更加精湛，品類愈發豐富，比如：“日月合璧”、“二仙傳道”、“線穿牡丹”、“水澆蓮”等，那麼煙花到底是如何構成？又是怎麼綻放出不同的形狀和顏色的呢？

　　煙花主要由火藥、氧化劑、燃料、着色劑以及其他添加劑構成。火藥作為煙花的核心能量源，通常是由硝酸鉀、硫磺和木炭按照一硫二硝三碳比例混合製做。火藥被點燃是所釋放出的大量熱和氣體，產生強大的爆炸力，為煙花升空和綻放提供了最初的動力源泉。

　　**氧化劑則是煙花的助推劑，常見的有硝酸鉀、氯酸鉀等。**氧化劑能夠為火藥燃燒提供足夠的氧氣，使得燃料能夠盡情燃燒。燃料中的木炭、鋁粉和鎂粉等在氧化劑提供的氧氣環境中，釋放出大量能量。不同燃料的種類和配比直接影響煙花的燃燒速度和效果，會讓煙花呈現出或迅猛熱烈、或柔和持久的獨特風格。

　　着色劑是決定煙花顏色的奧秘。常見的着色劑為各種金屬鹽，它是利用了金屬元素燃燒時發生的焰色反應，焰色反應是鹼金屬、鹼土金屬具有的一種特殊的性質。**當金屬在火焰上被灼燒時，金屬元素中的電子吸收能量，躍遷至不穩定的高能級，隨後自發躍遷回低能級，釋放不同能量的光子，也就是不同波長的光。**由於每種元素的原子都有其特定的電子排布，所以電子躍遷會產生對應的特徵光譜，構成原子發射光譜。比如鍶鹽燃燒發出紅光、銅鹽燃燒發出藍色、鈉鹽燃燒產生黃色。這種特性讓煙花的觀賞性得到了極大的提升。

　　**為了讓煙花的效果更好，還會添加粘合劑、穩定劑和助燃劑。**粘合劑可以將各種粉末狀的化合物連接在一起，形成大小均勻的星體，確保煙花在製作和燃放過程中保持穩定的結構。**穩定劑可以維持煙花的化學穩定性，防止其在儲存和運輸過程中意外反應。**助燃劑可以進一步提高燃燒效率，讓煙花的光芒更加耀眼奪目。

　　煙花的燃放由一根引線引發，它將火焰傳遞至煙花內部的發射火藥(黑火藥)部分。裏面的硫磺率先在112.8攝氏度融化，之後硫磺和硝酸鉀和木炭充分接觸。這一過程的反應化學式為：2KNO3+S+3C=K2S+N2↑+3CO2↑，可以清晰的看到，同時有氮氣和二氧化碳氣體的產生，同時釋放出大量的熱。在封閉的空間中氣體受熱會急劇膨脹，對煙花產生強大的推力，內部產生的化學能轉換為機械能，帶動煙花克服重力勢能和空氣阻力衝向天空。

　　在煙花上升過程中，我們常常能聽見尖鋭的哨聲或“咻咻”聲，這是因為煙花添加了特殊的燃燒物——笛音劑。**笛音劑通常由氧化劑（如高氯酸鉀、氯酸鉀）和苯的衍生物等組成，它們在燃燒時會發生脈動燃燒現象。**脈動燃燒是一種特殊的不穩定燃燒過程，燃燒區的温度、壓力、氣流速度等參數會隨時間週期性波動，從而引起空氣的每秒上千次的激烈震盪，釋放出高頻聲波，形成了我們聽到的獨特聲音 。

　　當煙花上升到預定的高度，燃燒的引信抵達煙花內部的爆炸藥部分。爆炸藥被點燃後，發生劇烈的爆炸反應，這一爆炸瞬間產生極高的温度，通常可達 2000℃ - 3000℃ 。在如此高温的環境下，煙花內部的燃料和着色劑開始發揮神奇的作用。燃料中的鎂粉在高温下與氧氣充分接觸，發出耀眼的白光；着色劑則是發出其他的色彩給白光增色。

　　煙花綻放時還涉及到氣動效應和發煙效應等。氣動效應使得一些煙花綻放時呈現出 “鋼花四射”“彩輪飛舞” 等噴射效果。**某些藥劑燃燒後產生大量的氣體，這些氣體能使紙製品旋轉、升到空中，或連續噴出彩星，或連續射出煙花部件。而發煙效應則讓一些煙花在燃放時產生煙霧效果，**在含有氧化劑、可燃劑和有機染料的煙花藥劑中，燃燒時氧化劑和可燃劑反應放出熱量，**使有機染料直接昇華成蒸氣，並在大氣中冷凝成為有色煙。**例如，加入酞青藍可獲得藍色煙，加入煙霧紅可獲得紅色煙 。

　　至此我們就將煙花的內部材料組成解釋清楚了，接下來就是外部結構。將煙花切開之後看側刨面可以看到，最外面的一層是煙花外殼，然後最下面的線就是引線。一般煙花彈是放在一個封閉的紙質或者塑料外殼裏，裏面填充火藥。**引線燃燒之後會先點燃外面的填充發射火藥，使得煙花飄升到一定的高度再爆炸。藍色的小球就是由金屬鹽製作的星體，**能夠讓煙花發出不同的顏色。裏面的爆炸藥能夠使煙花彈爆炸並將小球發射出去。就是我們看見的煙花了。

　　決定煙花形狀的三個重要因素分別為：炮彈裏火藥類型、裝藥方式和星體(也被稱為光劑顆粒)。炮彈裏的裝藥可以是簡單的火藥，也可以是更復雜的炸藥，裝藥方式可以是簡單的一級裝藥（在空中爆炸一次）也可以是多級裝藥（在空中爆炸多次）。另一方面，炮彈裏的星體在爆炸後可以向各個方向發散，產生更為壯觀的美麗景象。最簡單的就是內部只有一層星體的煙花。此外**還可以在裏面加入延時層做成雙層結構，像圖中放入兩種不同的星體，炸出來就是兩種顏色也就是雙色花。**再不停地疊加，甚至能做到八重煙花，當大內筒球包住小內筒球會出現大花中開小花。

　　而星體的發射方向和模式取決於煙花的組合方式，每一級的火藥爆炸都可以把星體推到事先設計的模式或方向上。而每個星體內部還裝有火藥，為其提供推力，例如使單個星體旋轉、上升或向任意方向推進，這些星體也是煙火中絢麗的光和顏色的來源。例如圓形排列的顆粒爆炸時會形成完美的圓圈，而特殊的排列可以形成心形、笑臉等複雜圖案。能放出字的煙花叫做造型煙花，用線形冷煙花組成圖形後進行燃放。通過調整煙花發射的高度、相互間距離，用點陣的方式組的圖形。例如：奧運煙花笑臉、腳印。

　　並且煙花也不是隻有球形這一種，它有三種基本的類型，圓柱形外殼、球形外殼以及雙引線外殼。不同的外殼也會讓煙花釋放的效果有所不同。

　　煙花的三種基本類型

　　**噴花類煙花是最常見的類型，通常成圓筒形，有明顯的噴口，其外殼多為紙製或塑料制。**當點燃時，火藥燃燒產生的氣體，會將煙花藥劑從噴口噴射出來，形成絢麗多彩的火花噴泉。有的如 “彩色噴泉”，持續噴射出五彩斑斕的火花；有的多層結構的噴花煙花，能依次噴射出不同高度和顏色的火花。**升空類煙花以火箭煙花為典型代表，它底部裝有強大的推進裝置，當點燃後，藉助火藥燃燒產生的反作用力升到天空，**小型的能升空幾十米，大型的甚至可達數百米。在到達一定高度後，綻放出各色的圖案。**旋轉升空類煙花巧妙地融合了旋轉和升空的特點，**在升空過程中，一邊快速上升，一邊高速旋轉，隨後在空中綻放，給人帶來雙重驚喜。

　　噴花類

　　升空類

　　旋轉類

　　以火箭煙花為例，它的結構也經過了多代改進，才形成了現有的規格。下圖中展示的都是有杆火箭，(a)、(b)結構為直筒形。這種結構沒有效果筒，是發射筒外滾紙或套外筒，在筒內裝火藥輔以紅油蠟紙封口。前者結構的炸藥粉末容易從上升筒邊落下來，後者就是在(a)基礎上加塑料錐形帽子防止漏藥；(c)和(d)都是外帶效果筒力求逼真，並且這種火箭的爆炸範圍大，形狀圓且可以做成各式各樣的效果如：椰子類、牡丹類；(e)的優勢在於頂部為禮花彈，可以裝填多彈，缺點是不能過重否則會出現倒垂，發生火險；(f)(g)均為多級火箭，炸開時更有層次感；最後的(h)是噴花火箭型，突破了火箭只有空中效果的缺陷，它在地面有噴泉、噴花效果，高空中尾部會拖出一個閃爍的尾巴，效果逼真。

　　都已經講了大型煙花了，那仙女棒這種手持煙花又是如何製作的呢？仙女棒主要的燃燒材料是硼酸和硝酸鋇。後者可以促進仙女棒的燃燒效果，前者只是起到中和作用，將它們混合之後再加水和玉米澱粉，攪拌均勻。隨後倒入鐵屑使得混合物呈金黃色，最後工作人員在防護服的保護下，將鋁粉倒入其中，因為鋁粉是仙女棒中最具爆炸性的材料。等這些濕料混合好後，將鋼絲沉入塗料箱讓其表面都塗抹上燃燒物，多次下沉並烘烤，至漿料完全變硬，仙女棒就製作完成了。這麼看的話，仙女棒就是最簡單的煙花了，它甚至不需要外殼就能夠直接燃放。不過雖然它製作很簡單，但是其中的鋁粉還是會釋放大量的熱，所以各位小朋友們一定要注意安全哦！

　　煙花的誕生至今已經兩千多年了，但煙花綻放始終都能夠牽動每一個人心，沒有人可以抗拒煙花的美麗。並且隨着時代的發展甚至出現了電子煙花、特效煙花，不過它們始終不能夠和我小時候看到的萬家煙火盛開的場景相媲美。煙花所承載的不止是一瞬間的美麗，更是闔家對於新的一年美好願景的期盼。

　　小編在此也預祝大家春節快樂，萬事皆如意！

　　參考文獻：

　　[1]彭斌輝.火箭煙花的結構和包裝[J].火工品,2006,(01):55-56.

　　[2]周正興,煙花用安全、環保、多孔結構的微煙發射藥.湖南省,瀏陽象形精品煙花出口製造有限公司,2014-12-17.

　　[3] 煙花為何如此絢麗多彩？來看看煙花綻放的原理吧！