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第3章 陶瓷材料(1)

陶瓷是我国古代劳动人民的伟大历史成就之一,是人类第一次利用自然界所提供的原料而加工制造成的材料。根据大量的史料和研究发现大约8000年以前,住在我国黄河流域就已经出现了陶瓷,在宋朝和元朝时代发展到了古代历史的最高水平。在当时,瓷器作为中华文明的象征,大量运往欧洲各地,欧洲人一向规中国陶瓷为无价之宝,所以,欧洲人把瓷器叫做“china”。久而久之,“China”成了中国的英文名称。

古陶瓷科技

科学技术和艺术相结合的产品——陶瓷不仅是中华民族的伟大发明,更是世界文明的一颗璀璨明珠。

随着我国经济的不断发展,人民物质文化生活水平不断得到提高,许多人开始了收藏这项运动,其中瓷器是这些收藏爱好者所收藏中国文物数量最多、价值最高的品种。在国内外瓷器精品的拍卖价竟有高达百万美元者。因此又进一步掀起了中国瓷器的收藏热,同时也掀起了“仿造热”,令真正的瓷器爱好者真伪难辨,莫衷一是,从而带动了古陶瓷真伪鉴定的迫切需求。

一般传统古陶瓷鉴定是考古工作者根据他们多年积累的经验来判断瓷器的真伪,主要是从器型、纹饰、胎釉外观、款识以及查阅古代文献资料了解文化背景等方面着手进行的。随着科学技术的发展,仿制的手段也越来越高明,有些细致的差别会给考古工作者带来不少麻烦;所以亟需一种新型的鉴定技术出现,古陶瓷科技鉴定就是充分利用古陶瓷科学技术方面的信息对古陶瓷进行鉴定。

其原理是根据陶瓷的原料、制作流程以及一些显微结构等特征进行鉴别。这是因为陶瓷是由粘土、石英及长石等天然矿物原料按不同配方配制,经加工、成型及烧成而得,其化学组成取决于所用天然原料及配方,不同地区不同窑口的古陶瓷由于所用原料的不同,配方的不同以及烧制工艺的不同,其胎釉化学组成、显微结构及物理性能就会有各自的特点。如果收集不同窑口发掘时有可靠地层年代的陶瓷标本进行系统地研究,把积累的数据资料如化学组成数据(包括主次量元素含量以及微量元素含量)建立数据库,并用适当的处理方法,譬如多元统计分析等方法对数据进行处理,找出具有特征意义的规律。对要鉴定的陶瓷的化学组成、显微结构、物理性能以及烧制工艺等方面进行研究,并将其化学组成数据与已知窑口和年代的古陶瓷的化学组成数据进行比较处理,再综合显微结构、物理性能以及烧制工艺等方面的信息就可能对陶瓷作出鉴定。

另外,必须指出的是测定古陶瓷胎釉的化学组成的方法必须是无损的,对于这个要求过去是无法解决的,值得高兴的是由于现在科技发展较快,测量化学组成的能量色散X荧光能谱仪以及测量年代的热释光等仪器的性能及精度已有了很大的提高,特别是能量色散X荧光能谱仪不论从探测极限、样品测试的束斑还是样品室的大小都有了很大的改进,可完全满足各大博物馆及文物市场对整器鉴定的需要。

陶瓷发展到今天,成了人们心目中既古老又年轻的。说它古老,它的发展经历了几千年的风风雨雨;说它年轻,是因为历史发展到今天,陶瓷仍然保持着蓬勃发展的生机,仍然不断的出现新型的功能性陶瓷,保持了鲜活的活力;并且奇迹般地改变了世界的面貌和我们的生活方式。

说起陶瓷,在人们的印象中碗、盘、碟一类日用器皿是一回事。但是随着科学的发展,陶瓷的功能已不再局限于这些日用器皿,而发展成为材料家族的新秀——陶瓷材料;在社会的各个领域都有着广泛的用途,是人类生活中用途极为广泛的材料之一,广泛的应用于日常生活当中中,满足了人类在衣、食、住、行方面越来越多的需求,从小小的咖啡杯一直到飞机上的零件,陶瓷的身影无处不在,这样的例子在日常的生活当中,随处可见。

以穿衣为例,在夏天,当我们顶着火烤一般的太阳走在路上,非常希望有一件可以完全挡住太阳紫外线的衣服或遮阳帽。传统的抗紫外线的办法就是在材料上面涂上涂层,这样虽然在一定的程度上可以抗紫外线的侵蚀。但是经过多次洗涤后,表层就会脱落,抗紫外线功能就相应的差多了。目前研制成功的纳米复合聚酯面料很好的解决了这个问题,在这种面料的合成过程中加入了纳米级的陶瓷粉体材料,不仅抗紫外线能力强、防形变、防静电、效果持久,而且性能优良、外观柔软、光泽幽雅,可与天然纤维交织、混纺,穿着舒适。而且,纳米粉体的加入,能使衣物防水、防污,免清洗,而且透气性好,还有杀菌除臭作用,是夏天服饰的理想面料。

在日常的生活当中,肉类食品在紫外线的照射下,会自动氧化而变色,同时还能破坏食品中的维生素和芳香化合物,进而降低肉类食品的营养价值。如用添加纳米氧化钛制成的透明塑料包装材料包装食品,既可以防止紫外线对食品的破坏作用,还可以使食品保持新鲜。当你在做饭的时候,也能感受到陶瓷新材料给人类带来的方便,将按钮轻轻一揿,煤气灶迅即燃起蓝色火焰,这些都是压电陶瓷为我们带来的便利条件,所谓压电陶瓷就是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料,它广泛的存在与社会当中,在打火机、燃气热水器等用具上;气敏陶瓷制成的气敏元件能对易燃、易爆、有毒、有害气体进行监测、控制、报警和空气调节,使我们用得放心,吃得放心。高科技陶瓷制成的剪刀和水果刀,称之为永不卷刃、永不生锈、永不磨损的刀具。

另外,有一种叫作“泡沫陶瓷”的新型材料也正在步入我们的生活当中,“泡沫陶瓷”也称啤酒陶瓷,制造啤酒陶瓷的啤酒石的密度为水泥的两倍,而重量却只有水泥的1/5,具有防火、无毒、有釉光、耐高温、制作工艺简便的优良特点,在建筑业和耐高温机械制造业等领域有广泛的应用。另外就是随着科技的发展和通讯事业的发达,我们的生活空间里电磁波的浓度越来越高,而其中的一些短波、高频波对人体是有害的。如果在建筑物的表面涂上一层纳米的防辐射材料,电磁波就不会发生折射,以防止多次对人体的损害。利用具有半导体特性的纳米氧化铁粒子做成涂料,具有较高的导电性,起到静电屏蔽作用,因而能满足人们的需要,同时还有助于接收的广播电视信号质量的提高。说到这里你也许会觉得这种陶瓷材料具有一定的神秘性,其实在我们的日常生活中,经常见到各种各样的陶瓷传感器,如电冰箱和电饭煲中的温度传感器、空调中的温度和湿度传感器,水电、电表、电视机和放像机遥控器中的红外传感器、照相机中的光传感器、汽车中的燃料计和速度计等,可以说在生活中的例子举不胜举。

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