中國古瓷及其化學(xué)成就
中國古瓷歷史悠久，從一定的側(cè)面反映了中國古代各個時期社會經(jīng)濟、文化、藝術(shù)的成就，而陶瓷學(xué)家、化學(xué)史家則在欣賞這些藝術(shù)珍品的同時，更加關(guān)注制瓷工藝中的化學(xué)內(nèi)涵，因為它又從另一個側(cè)面反映了中國古代的化學(xué)成就。下面是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的中國古瓷及其化學(xué)成就，希望大家喜歡!
中國古瓷及其化學(xué)成就：紅陶與彩陶
我國最原始的陶器大約出現(xiàn)于新石器時代的初期。在江西萬年縣大源仙人洞發(fā)現(xiàn)過一個新石器時代早期的洞穴，從中掘出了數(shù)十塊陶片，質(zhì)地粗糙，厚薄不均，凹凸不平，混雜著石英砂粒，松脆易碎，胎色以紅褐為主，也有局部呈紅、灰、黑三色相間雜的，這是火候不勻的體現(xiàn)。這些都說明它們是簡單地用手工捏成、以篝火燒制的。河南新鄭裴李崗和河北武安磁山也出土過類似的原始陶器。
在大約距今6000多年前，原始陶器進步成為紅陶，因為這種陶器的基色是灰紅色或紅褐色的。它是仰韶文化的代表作。如果把它們與原始陶器對比，可以看出有以下一些進步與特點。其一，質(zhì)地較細，說明選料時對粘土經(jīng)過了淘洗和澄濾;其二，厚薄均勻，器皿造型端正，對稱性好，說明在制坯時大概已琢磨出泥條盤塑法和泥條圈塑法;其三，這種陶器上常常有彩繪裝飾，那些圖案是當(dāng)時人們生活中某些方面的寫照，是研究原始社會生活狀況的重要依據(jù)，因此也很有歷史價值。這種有彩繪的紅陶又稱為“彩陶”，其涂料經(jīng)過科學(xué)檢測，紅褐色條紋是用赭石粉，即天然赤鐵礦粉著色的;黑褐色是用鐵錳礦石粉著色的;白色條紋是用白土(主要成分是硅酸鋁)著色的，這是我國先民使用礦物顏料的開端;其四，器物質(zhì)地均勻，硬度較大，表明焙燒火力均勻，溫度達到了900℃以上，所以我國大約在新石器時代的中期已經(jīng)有了燒制陶器的窯了。
在西安半坡遺址已發(fā)現(xiàn)了屬于仰韶文化的窯場。當(dāng)時的陶窯大體可分為橫穴窯和豎穴窯兩種，而以橫穴窯較為普遍。橫穴窯的火腔位于窯室的前方，是一個略呈穹形的筒狀通道，后部有三條大火道傾斜而上，火焰由此通過火眼達到窯室。窯室平面呈圓形，直徑約一米?；鹧劬鶆蚍植加诟G室的四周。豎窯的窯室則位于火膛之上，火膛為口小底大的袋狀坑，亦以數(shù)股火道通于窯室。當(dāng)時燒窯的燃料是木柴。這兩種窯相比，豎窯較為進步，因窯室內(nèi)火力均勻。陶窯當(dāng)然也是經(jīng)過長時間的改進才逐步完善的。
中國古瓷及其化學(xué)成就：五光十色的顏色瓷釉
中國瓷器釉料自原始瓷器出現(xiàn)，長期使用高溫石灰釉。根據(jù)對歷代高溫釉化學(xué)成分的分析結(jié)果，鑒于絕大多數(shù)含Al2O3很高，一般在10～15%，可以判斷釉料主要是用石灰和白色粘土混合而成的。據(jù)說宋代汝窯竟以瑪瑙代替瓷土制作釉料，而瑪瑙則是相當(dāng)純凈的石英了。這類石灰釉的燒成溫度需要1000℃左右。及至遼代和南宋時期，遼陽江〔gang剛〕官屯窯黑釉瓷和龍泉窯青瓷中又出現(xiàn)了石灰一堿釉，即往釉料中又添加了草木灰(富含K2CO3)，這種釉的特點是高溫下其粘度較大，不易流釉，所以釉層可以較厚。因此中國傳統(tǒng)的高溫釉料中，堿質(zhì)成分主要是CaO、K2O和Na2O，中性氧化物為Al2O3，酸性成分是SiO2。及至明代，中國瓷品中又出現(xiàn)了一些低溫釉。一種是繼承了傳統(tǒng)的鉛釉，這是中國低溫釉的主體;另一種則是以牙硝(實際上主要成分是KNO3)代替黃丹做為助熔劑的低溫釉，例如某些成化黃釉。但低溫釉硬度較低，易磨損出現(xiàn)劃痕，化學(xué)穩(wěn)定性也較差，易受水、空氣中碳酸氣及酸霧的侵蝕，出現(xiàn)光暈現(xiàn)象，所以應(yīng)用不普遍。
在中國古瓷高溫顏色釉中，以青釉、紅釉、黑釉和藍釉占主要的地位，而白釉是取得各種絢麗釉色的重要基礎(chǔ)。白度很高，加入著色劑后才會色澤鮮艷純正。大約在唐代時，我國白釉的工藝水平已經(jīng)很高，達到了成熟的階段，當(dāng)時邢州(今河北邢臺)的邢窯、四川大邑窯的白瓷素凈瑩潤，都遐邇聞名，選用的瓷土質(zhì)地精良，釉中含鐵量極低(小于1%)，淘洗工序想必也很嚴(yán)格。這就為唐代以后各種顏色釉和彩繪瓷品的發(fā)展創(chuàng)造了條件。
青釉的呈色劑是氧化鐵，初時它是釉料中固有的雜質(zhì)，燒成的色調(diào)當(dāng)然很難控制。及至唐代以后，瓷工已逐步能根據(jù)經(jīng)驗，以白釉為基礎(chǔ)，通過添加赭石來調(diào)節(jié)釉中的含鐵量。青釉的呈色作用則是釉中所溶解的FeO產(chǎn)生的，因此其色質(zhì)的純正、鮮艷主要決定于釉中FeO/Fe2O3的比值，顯然比值越高，青綠色越加艷麗，比值低則泛黃。所以青釉的完全成熟在于創(chuàng)造出窯內(nèi)燒成氣氛的強還原性。宋代浙江龍泉窯的青釉瓷釉面晶亮，透明如鏡，其代表作品粉青釉器和梅子青釉器，色澤蔥翠如梅，達到了青瓷釉色之美的頂峰，堪稱巧奪天工的人造青玉。
高溫紅釉初時大概是以孔雀石〔CuCO3·Cu(OH)2〕或膽礬(CuSO4·5H2O)為呈色劑，當(dāng)瓷品在窯內(nèi)強還原氣氛中燒成時，因釉中產(chǎn)生出單質(zhì)膠態(tài)銅而呈現(xiàn)出紅色。宋代鈞窯瓷是紅銅釉器的先聲。但鈞瓷外觀并非呈全紅色，其背底的釉色卻是濃淡不同、具有熒光一般的藍色，所以從通體看，這類紅釉瓷品的釉色美似碧空中的晚霞。據(jù)近年的科學(xué)檢測，這種奇特的乳光現(xiàn)象和幽雅的藍色光澤的呈現(xiàn)是由于在透明的釉層中懸浮著無數(shù)球狀的、富含SiO2的玻璃分散相。由于分散相的粒度介于40—200nm之間，比可見光波長要小得多，因此會更強烈地反射短波長的藍紫色光，從而呈現(xiàn)出美麗的藍色乳光。這種釉在化學(xué)組成上的特點是Al2O3含量低，SiO2含量高，還含有0.5—0.95%的P2O5，表明釉料中可能曾摻加了磷灰石一類的物質(zhì)。到了元代時，江西景德鎮(zhèn)的瓷窯則初步燒成了紅釉器，但只是盤、碗等小件器物。及至明代永樂、宣德年間(公元1403—1435年)，景德鎮(zhèn)終于燒出了通體鮮紅的銅紅釉器，釉層深厚滋潤，十分可愛，有“寶石紅”、“祭紅”、“霽紅”等名稱。燒制這種瓷品難度極大，不僅要嚴(yán)格控制燒成氣氛，而且在銅分的配料上，一定要掌握住極恰當(dāng)?shù)谋壤?，因此?dāng)時掌握這種技術(shù)的工匠極少，所以在嘉靖以后，銅紅釉技藝一度失傳。直到清康熙晚年，這種工藝才得到恢復(fù)，所燒成的紅釉器稱為“郎窯紅”，比明代的紅釉更加賞心悅目，具有鮮艷奪目的玻璃光澤，紅色淌漾欲滴，其垂流的痕跡猶如滴血，因此又有“雞血紅”或“豬肝紅”之稱。
高溫黑釉的著色劑是氧化鐵，釉中含鐵量可高達5—6%(以Fe2O3計)，北宋浙江武義窯黑釉中含鐵甚至高達9.54%。在高溫還原氣氛中氧化鐵處于Fe3O4狀態(tài)，因此釉層呈黑色或醬色。這種釉中還往往含有微量的其他呈色金屬氧化物，例如MnO、CoO、CuO、Cr2O3等，可能是從鐵礦粉引入的，它們對釉色也會有一定的影響。純黑釉當(dāng)然不會使人有什么賞心悅目之感，但其中有一類“結(jié)晶釉”卻引起了國內(nèi)外陶瓷家們的極大興趣。例如宋代福建建陽窯燒成的所謂“油滴斑釉”、“兔毫斑釉”就是這類黑釉中頗負盛名的杰出代表，是宋瓷中的一朵奇葩。在油滴釉的面上，有許多形似油滴、具有金屬光澤的銀灰色圓珠，很像夜空中閃爍的繁星，所以日本人稱這種釉為“天目釉”。兔毫斑釉的面上則有銀灰色細絲，有的像羽毛，有的像樹枝，又有的像叢叢兔毛，有的則呈放射狀的針束，十分別致有趣。據(jù)近年的科學(xué)檢測，“油滴”、“兔毫”本身的含鐵量較其周圍的玻璃體要大10倍左右。以顯微鏡觀察，這些小“油滴”、細“兔毫”實際上是由一群密集的粒狀或纖維狀的赤鐵礦(Fe2O3)和少量磁鐵礦(Fe3O4)小晶體所組成，所以陶瓷科技專家們初步判斷，“油滴”、“兔毫”的生成是由于瓷釉在燒成后冷卻時，這些地方的氧化鐵呈過飽和狀態(tài)而析出結(jié)晶所造成的效果。至于“油滴”、“兔毫”形狀不同，這與氧化鐵的過飽和程度和窯溫冷卻的速度有關(guān)。
高溫藍釉在元代才出現(xiàn)，起呈色作用的是CoO，所用的著色劑是黑色鈷土礦粉，我國叫它作“珠明料”、“畫碗青”。初時，我國各瓷窯采用的都是國產(chǎn)珠明料，是一種含鈷的軟錳礦。到明代永樂、宣德以后，又先后從國外引入了“蘇麻離青”、“回回青”等青花料，它們則是一種含鐵鎳的鈷礦。由于分別受到MnO和Fe2O3—NiO的影響，兩種藍釉色調(diào)有所不同，前者色調(diào)幽雅，后者濃艷。要燒好這種藍釉，控制好窯內(nèi)氣氛是很重要的，在釉開始熔融后必須造成還原性氣氛，而在后期階段須要中性。在保定曾出土一個元代寶石藍釉金彩碗是這類瓷品中的精品。
《天工開物》一書對明代瓷釉工藝有翔實記載。
瓷品的低溫顏色釉應(yīng)用較少，主要的有綠、黃、紅、紫四種基色。
低溫綠釉主要是繼承了傳統(tǒng)的、以銅為呈色劑的鉛釉。自宋以來，已有專門的商品銅花(清代北京產(chǎn)的銅花是一種灰黑色粉末，主要成分是Cu2O和CuO，還有少量的金屬銅、SiO2和Fe2O3、Al2O3，總含銅量約96%，其中Cu2O占79%)代替孔雀石礦。此外，明代成化年間(公元1465—1487年)有一種孔雀綠瓷品出現(xiàn)，叫作“法翠瓷”，也是以銅花為著色劑，但以牙硝為助熔劑。用這種釉料燒成的銅綠釉可達到翠綠的程度，與孔雀羽毛相似，碧翠雅麗，格外討人喜歡。它顯然是從“法華陶器”發(fā)展來的。初時，在晉南盛行一種具有特殊裝飾效果與獨特地方風(fēng)格的日用釉陶器，是以解州一帶的特產(chǎn)牙硝來制作低溫釉。其中以銅花著色的稱作“法翠”，以青花料著色的則叫“法藍”，通稱“法華器”。
低溫黃釉的呈色劑主要是礬紅，故稱“鐵黃”，釉中的Fe2O3含量大約在4%左右，在強氧化氣氛中燒成，燒成溫度在800—900℃。但直到明弘治年間(公元1488—1505年)燒成的低溫黃釉，其色調(diào)才呈現(xiàn)真正的純黃，達到了歷史上低溫黃釉的最高水平。其中一些是屬于牙硝釉的。及至康熙以后，又出現(xiàn)了以Sb2O3做呈色劑的銻黃釉，不過這個品種是從國外傳入的。
紫色低溫釉出現(xiàn)很晚，直到清光緒年間(公元1875—1908年)才出現(xiàn)在“素三彩”上。其主要呈色劑是氧化錳，而微量的鐵和鈷起著調(diào)色的作用。根據(jù)近代景德鎮(zhèn)的配方，這種含錳的著色劑稱做“叫珠”，也是一種含鈷的軟錳礦，產(chǎn)于江西贛州，是黑色硬塊。
我國傳統(tǒng)的低溫紅釉的呈色劑是“礬紅”。制造礬紅的原料是綠礬，即硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)。把綠礬焙燒、漂洗后便得到極細膩的“礬紅”粉Fe2O3，顏色朱紅，十分艷麗，而且價格便宜。嘉靖時期的礬紅釉分兩層，下層是高溫石灰釉，上層是用礬紅著色的鉛釉，約含10%Fe2O3，而礬紅顆粒是懸浮在上方釉層的表層，所以這種紅色是Fe2O3呈色的，而不是溶解在釉料中的Fe3+。
清康熙二十年(公元1681年)后，在景德鎮(zhèn)的瓷器中，又出現(xiàn)了一種金紅釉。這種金紅色料的配方是從西方引進來的。它是以SnCl2或金屬錫溶入黃金的王水溶液而還原出的一種紫紅色錫酸金(Au2SnO3·SnO2·4H2O)。這種紅彩是釉層中膠態(tài)金發(fā)揮的呈色作用。
中國古瓷及其化學(xué)成就：瓷器彩繪中的化學(xué)
中國瓷器上的美術(shù)裝飾在宋代以前是講究刻花、劃花和印花，比較單調(diào)。自北宋磁州窯發(fā)明用毛筆蘸顏料在釉面上彩繪以后，為瓷器上的藝術(shù)加工開創(chuàng)了新的境界(圖1-6)。
彩繪實際上從唐代就出現(xiàn)了。當(dāng)時長沙瓦渣坪窯就有褐、紅、綠等色的釉下彩繪，但那時還只是很個別的。磁州窯瓷則是一種釉下黑彩，是用鐵礦粉來描繪的。產(chǎn)量和作品固然很多，然而也不過流行于北方局部地區(qū)的一些瓷窯，由于圖案、繪畫的條紋為黑色或醬色，不很艷麗，作品也主要是瓷枕、瓶罐一類的中低檔日用品，所以仍未被視為藝術(shù)珍品。直到釉下青花和釉里紅瓷品問世，才引起了轟動。
中國的瓷器彩繪大致可分為釉下彩和釉上彩兩大類。釉下彩是瓷工用毛筆蘸取研磨得極細的彩料(著色劑)，在干燥的瓷坯上或曾在800℃左右的低溫下焙燒過的素瓷上描繪圖案，然后再掛上石灰或長石釉漿，用1100—1300℃的窯溫焙燒而成的。所用彩料只是赭石、青花料或銅礦粉等，并不需混以釉料。這類彩繪是元代瓷的重大創(chuàng)新。其中最杰出的、影響最深遠的是青花瓷，其次是釉里紅彩瓷。青花瓷就是以青花料為著色劑，描繪各種圖案，甚至花鳥人物，掛上釉漿后在還原氣氛中燒成。這種白地藍花的彩瓷格調(diào)清新，色彩濃艷，古人以“青花幽靜”，“五彩過于華麗，殊鮮逸氣，而青花則較五彩雋逸”來贊賞它。釉里紅瓷仍是以孔雀石粉或銅花色料在素胎上繪畫，再罩以透明石灰釉，仍如燒制上述紅釉一樣，也在強還原氣氛中燒成，于是在釉下便呈現(xiàn)出膠態(tài)銅呈色的紅色紋飾、繪畫，它是元、明時期進一步飛騰起來的景德鎮(zhèn)瓷窯的重大發(fā)明之一。但燒制難度極大，至今存世的作品中，色澤純正、鮮艷的極少。
釉上彩是在釉下彩工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。從明代的“斗彩”(釉下彩與釉上彩相結(jié)合，上下交相呼應(yīng)、爭輝斗艷的一種彩繪瓷品)到康熙五彩、清三代粉彩和琺瑯彩，花樣不斷翻新，品種極多，進步很快。有了這類彩繪以后，單純的顏色釉瓷品便退居到次要地位，以致一些以燒造單色釉聞名于世的歷史名窯，如浙江龍泉窯和杭州官窯便陷于一蹶不振的地步。所以釉上彩瓷的誕生是中國瓷業(yè)發(fā)展史中又一個重要的里程碑。
釉上彩是先將呈色礦物的細粉與當(dāng)時新發(fā)明的一種由牙硝——黃丹——石英石組成的低溫釉料基質(zhì)(近代稱為“釉果”)，以適當(dāng)比例混合、研勻，以油類(如桐油、橄欖油、柿油)調(diào)合成色料，用毛筆蘸取，在燒成的素白瓷釉上進行繪畫，然后在800℃的低溫下烘烤即顯色成彩繪。
明清時期所采用的釉上彩色料主要有以下一些：中國傳統(tǒng)的紅色彩料主要是礬紅。如上文提到，康熙年間又自西方引入了金紅料，其色調(diào)與胭脂相似，所以又稱“胭脂紅”，也叫“洋紅”，它主要是用于琺瑯彩和粉彩。
黃色彩料有鐵黃和銻黃兩種。銻黃用于琺瑯彩和粉彩，這種黃料的配方是從西方傳入的。
藍色彩料的呈色劑仍是青花料，但其化學(xué)組成與藍釉略有不同，其中往往還含有一些銅，所以色調(diào)也有差異。
紫色彩的呈色元素是鈷、錳和金，主要用于琺瑯彩，估計它是用金紅料與鈷藍料配制而成的。
黑色彩的主要呈色元素是鐵、錳、鈷和銅。這種色料可能是用“叫珠”和“銅花”配制而成的。根據(jù)對它的化學(xué)檢測，判明在其配料中沒有用牙硝，而且灼減量竟達14—26%，估計是加入了牛皮膠。這種彩料主要是用來勾勒畫面中枝葉的輪廓和葉脈，以及描繪瓷品邊緣的輪廓圖案。
白彩實際上是一種玻璃粉。而康熙琺瑯彩中的白彩是一種屬于K2O—PbO—SiO2三元體系的含砷乳白色玻璃粉，景德鎮(zhèn)稱它為“玻璃白”。
所謂“琺瑯彩”是大約在康熙年間蹶起的一種釉上彩繪工藝，它顯然是借鑒了明代興起的景泰藍工藝。這種工藝的彩料叫琺瑯粉，是用石英粉、高嶺土為基體原料，以黃丹、硼砂為助熔劑，并加入適量呈色金屬礦物，經(jīng)研磨、混勻、加熱燒熔后，傾入水中急冷，于是生成一種著色的玻璃塊狀物，經(jīng)研細后便成琺瑯粉。用時以膠水調(diào)合，用毛筆蘸取在素白瓷上進行彩繪，而后再經(jīng)低溫烘烤即成琺瑯彩。但康熙琺瑯彩較之明代景泰藍釉，成分中增添了As2O3，因此色料凝厚，色彩晶瑩潤澤，加之畫面微微凸起，更增加了立體感。
康熙末期，景德鎮(zhèn)瓷品中又出現(xiàn)了粉彩。它在雍正年間(公元1723—1735年)開始盛行起來。這種彩料是以含As2O3的白粉料與傳統(tǒng)的各種著色劑混合而成的，用它在素白瓷上彩繪，燒成后因有As2O3對色彩產(chǎn)生乳濁作用，因此所繪景物令人產(chǎn)生不透明的感覺，猶如敷上了一層薄粉，淡雅柔麗，所以“粉彩”又稱“軟彩”。自有了軟彩后，人們便把不含砷的傳統(tǒng)色料和彩繪稱為“硬彩”或“古彩”。
雍正年間的琺瑯彩與粉彩便達到了完全成熟的階段。彩色格外瑰麗柔雅，色調(diào)齊全純正，特意在“薄、輕、堅、細”又且潔白如雪的瓷品上用它們描繪花鳥、竹石、松梅、山水、人物等等，更有深淺、濃淡的色調(diào)，酷似圖畫，并配以極精美的相應(yīng)題詩，因而成為制瓷工藝與詩畫結(jié)合的藝術(shù)珍品。
在清代前期，隨著社會經(jīng)濟進入了一個繁榮時期，中國的瓷業(yè)生產(chǎn)和瓷品工藝在乾隆年間達到了歷史的高峰，成為中國古瓷的黃金時代。
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