“化”中有话|“艺术与化学”课程有感——从陶器中看化学

更新:2020-04-16 21:17:34

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       陶器,在古代作为一种生活用品的存在,从它诞生的第一天起便融入了化学的奥妙。陶器的发明,是人类最早利用化学变化改变天然性质的开端,也是人类社会由旧石器时代发展到新石器时代的标志之一.

       陶器原料是粘土矿物,化学成分主要是长石和石英,还有少量的云母和赭土。通过将它们放在高温烈火之下焙烧,高温条件下这些物质就会进行化学反应,生成少量的玻璃相,这便有了陶器的雏形。通过将玻璃相粘结在一起,形成整体后,一个最简单的陶器便制作出来了。

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        制作出简单的陶器还不够,我们聪明的前辈们理解了化学反应的产物与温度有关这个道理。温度越高,产物越坚硬,通过不同的温度,便可以制造出更加多样化的陶器。有时候,加入一些特殊的物质,也可能使得其更加美观。

       新石器时代,最简单的红陶可以说是陶器的开山鼻祖了。这种最原始的陶器简单的用手工捏成,温度较低的篝火烧制。这样的反应条件下得到的陶器,质地粗糙,厚薄不均,松散易碎。但是红陶的出现,是一个划时代的发展,从无到有,才能继续进行改良。

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        这种红陶,渐渐出现了彩绘装饰,又称彩陶。经过检测,红褐色条纹用的天然赤铁矿粉,黑褐色用铁锰矿石粉,白色条纹用硅酸铝。这便是我们祖先使用矿物颜料的开端。通过不同的反应物,得到自己所需要的花样。

        又经过了发展,瓷器在白陶,印文硬陶及釉陶的制作经验发展起来。但是瓷器相比于它们又有了质的飞跃。首先是反应物,必须是白色的瓷土,它的氧化铝含量高,碱性氧化物含量低,这便导致了瓷胎的洁白。在反应条件上,必须在高温下制成,一般烧成温度在1150~1300℃,只有这样的温度才能保证瓷器的硬度。在反应过程中,通过一层玻璃釉质阻断反应的继续进行,使其更加美观。这里的每一步,都离不开化学的支撑啊!

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        到了东汉时期,原始瓷器基本上发展成真正的瓷器。后来又历经了三国两晋南北朝的发展,五光十色的颜色瓷釉比比皆是了,有几种高温与低温瓷釉,将化学的美妙体现的淋漓尽致。

        高温红釉主要以孔雀石或胆矾为呈色剂,通过窑内强还原气氛,置换出单质铜而呈现红色;高温黑釉的着色剂是氧化铁,在高温气氛下氧化铁被氧化成四氧化三铁的状态,呈现黑色;高温蓝釉在元代才出现,通过氧化钴来呈色,所以用黑色的钴土矿粉进行着色。到了明代,又出现了两种不同的物质进行呈色,氧化锰使色调幽雅,氧化铁合氧化镍使其浓艳。

        说完高温釉,再来看看低温釉。低温绿釉主要是以铜为呈色剂,低温黄釉则主要以矾红为呈色剂,还有低温紫釉,氧化锰作为它的呈色剂,有时候还会在其中加入一点点钴。

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高温釉

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低温釉

        这些瓷器上的美术装饰,在北宋之前是刻上去的,比较单调。在此之后,发明了蘸颜料的方法后,艺术加工便进入了一个新的境界。而每种彩料,都有着它们自己的独特秘方。


黄色彩料

       黄色彩料有铁黄和锑黄两种。锑黄用于珐琅彩和粉彩,这种黄料的配方是从西方传入的。


蓝色彩料

       蓝色彩料的呈色剂仍是青花料,但其化学组成与蓝釉略有不同,其中往往还含有一些铜,所以色调也有差异。


紫色彩料

       紫色彩料的呈色元素是钴、锰和金,主要用于珐琅彩,估计它是用金红料与钴蓝料配制而成的。


黑色彩料

       黑色彩料的主要呈色元素是铁、锰、钴和铜。这种色料可能是用“叫珠”和“铜花”配制而成的。根据对它的化学检测,判明在其配料中没有用牙硝,而且灼减量竟达14—26%,估计是加入了牛皮胶。这种彩料主要是用来勾勒画面中枝叶的轮廓和叶脉,以及描绘瓷品边缘的轮廓图案。


白色彩料

       白色彩料实际上是一种玻璃粉。而康熙珐琅彩中的白彩是一种属于K2O—PbO—SiO2三元体系的含砷乳白色玻璃粉,景德镇称它为“玻璃白”。

说了各种彩料,最能体现化学思想与方法并运用彩料的就是“珐琅彩”了。康熙年间,“珐琅彩”成为了当时的“网红”。它的彩料珐琅粉,通过石英粉,高岭土为基本原料,黄丹、硼砂为助熔剂,并加入适量呈金属矿物,经研磨、混匀、加热烧熔后,倾入水中急冷,于是生成一种着色的玻璃块状物,经研细后便成珐琅粉。用胶水调合,毛笔蘸取,低温烘烤即可得到“珐琅彩”。

珐琅彩

清乾隆 珐琅彩折枝花纹双连瓶 故宫博物院藏

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随着历史的脚步

看完了中国陶器史的发展

漫漫的历史长河中

我们的祖先始终发挥着他们化学方面的聪明才智

给我国的陶器提升到一个又一个新的高度

温度的控制

反应的催化

不同反应物的选取

反应物以及产物的处理

这其中每一步放在今天对于我们都有强烈的启发意义

作为一门实践科学

做一名理论家是远远不够的

只有用自己勤劳的双手才能创造出一个又一个精彩绝伦的陶器!


艺术与化学课程小论文:作者/环境 邓沛丰

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王利民课题组
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