烟火绘画的实验研究

戴春阳，徐 康，高锡生，年朋波



烟火绘画的实验研究

戴春阳，徐 康，高锡生，年朋波

（安徽理工大学化学工程学院，安徽 淮南，232001）

为获得良好的烟火绘画效果，通过改进原始烟火药配方，以及采用新的阻燃措施，对烟火绘画进行了进一步的探究，得到了理想的实验结果。同时，从降低实验操作难度和成本的角度出发，不断优化和完善实验，探索出较为系统、安全简洁、效果理想的作画流程。

烟火绘画；火药；阻燃；成本；安全

火药绘画是一种集视觉、听觉、嗅觉冲击于一体的强烈的艺术绘画形式，这种形式的被肯定，标志着属于中国的传统文化在当代艺术中得到了世界的承认[1]。严仙荣等人[1]对烟火绘画的技巧进行了初步探索，证明其操作是可行的，但实验效果并不理想，而且其改进的烟火药剂的配方中含有引火药头，降低了实验的本质安全性，并且取材不易、综合成本较高；此外作画前需要对纸张及作画材料进行复杂的预处理，实验周期长。笔者在分析和总结已有研究的基础上，从实验的可操作性、本质安全性、性价比、实验效果等几个方面对烟火绘画进行独立探索，在尝试原始配方未果后改良烟火药剂配方，优化作画流程和方案，得到了较好的作画效果。

1 实验原理

在初步探索实验阶段，采用的作画药剂是传统配比的黑火药（质量百分比：硝酸钾75％，木炭15％，硫磺10％），并尝试改变各组分比例以及添加其他药品进行实验，均未得到理想效果。采用的烟火药由木炭、白药炮火药等按一定比例混合而成，该粉末状药剂燃烧时发生的主要反应为：

木炭：C+O2→CO2↑

白药炮火药：2KClO3+2C+S→2KCl+SO2↑+2 CO2↑

烟火药由多组分组成，燃烧过程自供氧，以一定的速度燃烧，不同配方的烟火药性质不一，某些组分的烟火药在一定条件下可转为爆轰[2]。烟火药燃烧产生的高温和固体高温颗粒易将含碳材料表面碳化，或者灼烧介质表面，产生固体残留，出现特殊颜色效果（如磷火药），从而在介质表面产生痕迹，达到艺术创造的基础条件。因此，在设计实验时，如何降低烟火药剂燃烧温度以及采用有效的阻燃措施，并且一定程度地提高燃烧速度，以使画纸不被高温碳化或烧毁显得尤为重要。

2 实验内容

2.1 实验材料

纸张：素描纸或多层复合加厚纸张；药品：木炭、烟花白药炮火药、消焰剂（NaCl和NH4Cl）；模板：纸质模板或PE塑料模板；工具：软毛刷，卫生香（引燃烟火药），天平，药匙，半湿毛巾，研钵等。

2.2 实验步骤

实验步骤：（1）制作模板：在确定创作内容后，制作相应的纸质模板或PE塑料模板。（2）作画药品制备：按照烟火药各成分配比称取相关药品若干，经粉碎、混合、碾压过程后得到烟火药粉末，以备实验使用。（3）作画：将纸张（素描纸）固定在实验台上，在纸张上均匀撒上厚度约为0.5cm消焰剂，将模板轻放至消焰剂表面，并固定，采用软毛刷刷去字体所在部分的消焰剂，并填充烟火药，厚度约为2~5mm，采用卫生香进行点燃。（4）清理：燃烧结束后撤出模板及边缘压载物，用软毛刷清除残留的烟火药灼烧颗粒及焰剂残留物质。

2.3 作画方法的探索

为改善作画效果，提高美感，实验时改变传统作画方式，采用了具有一定艺术形式的模板进行作画，使作品的艺术性有了质的飞跃。在对模板作画探究时，设计了纸质模板和PE塑料模板，如图1~2所示。实验证明：纸质模板作画效果理想，与PE塑料模板相差不大，但其性价比高，实验准备及操作简单。

2.4 作画纸张的探究

烟火绘画初始阶段使用的烟火药燃烧速度慢，燃烧温度高，易将画纸烧穿，因此在作画时不但要加厚纸张，而且还要对纸张进行预处理（用饱和NaCl和NH4Cl混合溶液浸泡纸张，于阴凉通风处晾干），以防止烟火药燃烧时的高温将画纸烧穿烧毁，但效果仍不理想，如图3所示。

图1 纸质模板及作品

图2 PE塑料模板及作品

目前实验采用的新型烟火药易引燃，燃烧速度快，减少了因烟火药燃烧的高温对画纸的作用时间，不但有良好的着色效果，而且普通的素描纸即可满足作画要求，无需对纸张作任何预处理，如图4~6所示。

图3 初步探索实验

图4 引燃前

图5 引燃后

图6 清理后

由图4~6可以看出，作品中字的轮廓清晰，周边基本完好无损伤，这是由于实验时在作画纸张上铺撒一层均匀的消焰剂，以起到保护轮廓的作用。

实验证明：烟火绘画实验中烟火药的燃烧速度和温度对于作画的效果起着至关重要的作用。新型烟火药具有良好可操作性，使得采用未预处理的普通纸张作画成为可能，降低了作画成本，提高了作画效率，为进一步深入研究提供了保障。

2.5 新型烟火药剂的改良实验

起初采用不同比例的传统黑火药，以及添加不同材料的烟火药作为作画药剂，但是作画纸张都不同程度被烧穿烧毁，均无法成画或获得理想的实验结果。在多次尝试后，探索出目前着色效果好、原料易得、可操作性强、安全的新型烟火药，并在此基础上设计了一系列的实验，对新的烟火药进行改良，以增强着色效果，提高作画质量，如图7~8所示。

图7 新型烟火药剂实验1

Fig.7 The first experiment for new pyrotechnic compound

图8 新型烟火药剂实验2

Fig.8 The second experiment for new pyrotechnic compound

图7中出现明显烧焦和灼伤纸张现象，这是由于实验1的药品吸潮、含水量较多。为此在绘制图8作品时，对作画药剂进行了预先干燥，使得烟火药的燃烧和着色效果显著改善。

实验2对原料中的木炭做了改进，图8呈现的“化工学院”中的“学”字采用食品级400目木炭，其他3个字采用手工研磨粗木炭，可见食品级400目木炭着色及整体效果较手工研磨木炭理想。因此，实验药品的干燥性和木炭的粒度对实验效果有很大的影响。

2.6 成本统计

以创作篇幅为30cm×80cm的4字作品为例，单幅成本如表1所示。

表1 单幅（30cmx80cm）作品成本

Tab.1 The cost of drawing with dimension of 30cm×80cm

3 结语

本研究主要探究烟火绘画的可行性与优化，为进一步的相关研究和商业化提供参考。首次采用模板作画，对轮廓精细程度有较大提高，并采用白药炮配方为作画材料，以及多层复合防火纸作为画纸，绘画的着色及效果明显优于传统黑火药，并再次证实烟火绘画是可控制、可操作且具有一定艺术审美的表现形式。

对于该课题的研究，仍然有很多方面需要深入探索，例如，对于墨画的创作研究，以及彩色烟火绘画的创作等；实验还可进一步理论化，包括烟火药剂的燃烧速度和温度等相关的理论研究，以指导和设计实验，使其更具可操作性；实验中烟火药剂的引燃方式仍存在一定的局限性，可探索利用电磁或激光的途径，达到一次性引燃，提高作画效率和效果；烟火绘画创作时，会产生大量的烟尘，污染环境，可探究新型环保烟火药；此外烟火药的形态也可做进一步的研究，将烟火药剂做成液态，使创作更简便。

[1] 严仙荣,谢兴华,高玉刚,等. 烟火绘画技术的实验研究[J]. 火工品, 2012 (5): 54-56.

[2] 潘功配, 杨硕. 烟火学 [M]. 北京: 北京理工大学出版社, 1997.

[3] 王元宏.阻燃荆科学及应用[J].上海:上海科学技术文献出版杜, 1985.

[4] 刘玲.新型阻燃剂的进展[J].辽宁化工, 2003, 32(1): 26-29.

[5] 潘功配.烟火药材料手册[M].南京:华东工程学院,1983.

[6] 潘功配,杨硕. 烟火学[M]北京: 北京理工大学出版社,1997.

[7] 宋东明,潘功配,王乃岩. 基于最小自由能法的烟火药燃烧产物预测模型[J]. 弹箭与制导学报, 2006, 26(1): 120-122.

[8] 唐桂林, 赵家玉. 黑火药的改进研究[J].火工品,2002 (4): 25-26.

[9] 马颖,强墨.走进蔡国强的艺术世界[J].西北大学学报:哲学社会科学版,2010,40(4): I0013-I0016.

[10] 马颖,强墨.寻找爆发中沉淀的美——走进蔡国强的艺术世界[J].飞天, 2011(4): 013.

Experimental Study on the Fireworks Painting

DAI Chun-yang，XU Kang，GAO Xi-sheng，NIAN Peng-bo

(School of Chemical Engineering，Anhui University of Science and Technology，Huainan，232001)

In order to obtain good effect of fireworks painting, the original pyrotechnic formulation was improved, and new flame retardant measures were adopted, so fireworks painting was further explored, which got the ideal results. From the view of reducing the cost and difficulty in experimental operation, the experiment was optimized and improved, a relatively more simple, systematic, secure and desiring effect of painting process was explored.

Fireworks painting；Black power；Flame retardant；Cost；Security

TQ567.9

A

1003-1480（2014）06-0051-03

2014-09-27

戴春阳（1991-），男，在读硕士研究生，从事烟火绘画技术研究。