崖子

烟花不单是浪漫

逢年过节，重大庆典，烟花礼炮是少不了的。当我们欣赏绚烂烟花时，可曾想过美丽背后的科学？

实际上，所谓的鞭炮烟花就是炸药，某些化学物质混合、爆炸，而产生了一时的声响、火焰和色彩。烟花通常包含氧化剂和燃料，它们就是引起爆炸的化学混合物。点火引燃后，即给予了足够的热量，氧化剂和燃料就开始反应，产生热量、烟雾，还有其他看不见的生成物，包括二氧化碳、一氧化碳、水蒸气和氮气。

有的鞭炮烟花里还含有着色剂（即金属离子），氧化剂和燃料反应产生的热，同时用来激发金属离子。它们就会发出各种各样彩色的光，就是人们通常看到的五颜六色的烟花。常用的金属离子有5种，即钠离子（橙黄色）、钙离子（橘红色）、钡离子（绿色）、锶离子（红色）和铜离子（蓝色）。

鞭炮烟花虽然绚丽多姿，给人们带来许多欢乐，但它毕竟是炸药，还是有一定危险的。据统计，美国2015年烟花爆竹造成伤亡人数高达1.2万人，其中11人死亡。有没有一种办法，使烟花释放美丽的同时，其爆炸的危险降低呢？这实际上是一个悖论。炸药若更安全，它性能就会降低，烟花就没那么绚烂了。而若提高性能，烟花就更漂亮，但也更危险。

更安全的炸药

最近，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室对这个棘手难题给出了一个可靠的解决方案。研究人员发现了一种高氮化合物，它是一种新材料，具备独特的属性。顾名思义，这种新材料含有大量氮原子，碳或氢原子则很少，它改变了“高性能-不安全”的炸药模式。

炸药的基本构成成分就是碳、氢、氮和氧原子。研究人员发现，把它们完全排列成一种新分子时，就形成一种新材料，具有广泛的氢键网络。它相当于一种很强的“胶水”，把各个分子紧密粘连在一起，但是粘连的度又不太大，恰到好处，若遇到一定撞击力，各个分子就会散开。这种特性使新材料比常规爆炸物更易于控制，使用更安全，并且分子分离的效果与某些常规炸药相当。它非常适合制作烟花爆竹。

另外，由于含很少的碳和氢，新材料燃烧时基本不产生烟雾。这会减轻对人类和环境的伤害，也使它更适合室内烟花表演。

近几年来，用高氮化合物制造低煙的烟花爆竹，已经尝试投入了商用。美式足球超级杯联赛、奥运会和一些音乐会，都已经订购这种新式烟花，方便在室内鸣放，既安全又环保。另外，新材料还投入军用研究上，如闪光弹，既能安全增大照明亮度，又能减少烟雾，保护环境。