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关于 陶瓷 的百科小常识
陶瓷 china 大写China 其意则为中国。我们的祖先和世界上一些国家和地区 如埃及、印度、希腊、波斯、西南亚的先民们 在长期的实践中发明了陶器。陶器的制作也有近万年的历史 人类自从开始懂得制作陶器 各方面都发生了深刻的变化 正如恩格斯所说的那样“野蛮时代的最低级阶段——是由制陶术的应用开始的”。在制陶技术不断发展和提高的基础上 中国人发明了瓷器。陶瓷器的发明不仅解决了人们生活问题 如生活用具、建筑材料等 还提供艺术的享受。
陶器的发明
古代人类大多依山傍水而居 他们需要寻找贮水、汲水、贮存和蒸煮食物的器具。从技术上来讲 很早就知道土壤加水就具有可塑性 加上用火的丰富经验这些都是制作陶器的准备条件。另一个条件就是要“定居”。因为陶器不易携带 既笨重又容易破损。当然 陶器的生产又促使定居生活逐渐巩固下来。
有人推测 古人为了使枝条编制的器皿耐火和密致无缝而涂上黏土 经过火烧之后 黏土部分很坚硬 进而发现成型的黏土不要内部容器也可以烧制成器 这可能是最原始的陶器。也有人认为 古人是偶然发现用手捏成的器物经火烧之后变得结实了 而且不怕水 因此而发现了陶器。
我国已发现距今约10000年新石器时代早期的残陶片。河北徐水县南庄头遗址发现的陶器碎片经鉴定为10800~9700年的遗物。此外 在江西万年县、广西桂林甑皮岩、广东英德县青塘等地也发现了距今10000~7000年的陶器碎片。
我国已发现新石器时代早期的残陶片 质地粗糙 厚薄不等 掺杂有大小不等的石英粒 质松易碎。用以烧制这些陶器的原料都是就地取土。根据这些陶片中存在的矿物 以及测量少数陶片的烧成温度 可以确定这些陶器的烧成温度大致在700°C。在这些遗址中没有发现窑炉遗迹 可以推断是平地堆烧的。器型都是用盘筑或手工捏成型的罐、钵之类的小型陶器。虽然这些陶器原料粗糙、造型简单、烧成温度低 但这毕竟是人类利用化学变化制造器物的尝试 它大大地改进了原始人的生活质量。
距今5、6千年的仰韶文化时期的陶器以红陶为主 灰陶、黑陶次之。当时处于新石器时代的母系氏族社会。从出土的文物来看 当时的制陶业以比较发达 已发掘的陶窑遗址大部分在村落附近 表明为部落集体所有。烧制陶器的黏土是经选择具有一定塑性的黏土。陶器基本上是手制成型 也有部分小型器件采用模制。到了仰韶后期开始出现慢轮修整。普遍使用陶窑烧制陶器。在陶窑中陶器不再直接在火焰上烧烤 火力也比较均匀 减少了陶器的龟裂和变形。这是一个相当大的进步。最能反映当时制陶水平的是细泥彩陶。它表面呈红色 里表磨光 且造型独特 可见当时的制陶工艺已达到相当成熟的阶段。此外这些陶器上还绘有生动逼真美丽的图案 这充分表现了绘画者的想象力和创造才能 这些都为我们提供了解原始社会先民生活和生产的可靠信息。
一万年前 原始窑烧制时 由于陶坯与大量空气接触烧成的陶器为红色 成为红陶
七千年前 在陶坯表面用红、白、黑等绘纹形图案 入窑烧制后花纹附着于器物表面 称彩陶。
龙山文化时期的陶器以灰陶为主 制陶工艺的珍品是黑陶这种陶器器壁薄如蛋壳而坚硬厚度仅1—3毫米 表面漆黑有光。烧制这种陶器的关键工艺是在烧成后期 用泥封窑顶 同时渗水入窑 烟熏渗碳。
相当于中原龙山文化后期 在江南和东南沿海一带出现一种印纹硬陶。由于原料中酸性氧化物相对增加 因此烧成温度达1100°C。到了商代印纹硬陶开始大量生产 它吸水率外型美观、坚硬耐用 成为深受欢迎的陶器品种。
陶器的应用
陶器作为一种器具首先用于生活之中 所以一开始陶器多制成罐、碗、盆、钵等用于烧煮、储藏、饮食方面的用具。在许多文化遗址中发现了各类炊煮器、食用器、盛贮器 这些都是满足先民们生活需要的用品。这一用途一直保留至今。
此外 在许多文化遗址还发现了陶网坠、陶纺轮、陶子弹等生产工具 陶网坠用于捕捞 陶纺轮用于纺织 陶子弹用于打猎。这表明陶制品已从生活领域跨入生产领域。
商代以后 陶器的最大用途是用做建筑材料。商代早期已出现了陶水管 晚期又出现三通陶水管 这些都是用于地下排水系统。
西周初期 筒瓦和板瓦已经出现 随后瓦当也问世了。这就使屋面的建筑材料有了新的格局。此后几千年 屋面建筑大都是这一格局。到了战国时期又出现了砖块。陶制建筑材料 如砖瓦在秦、汉有了更大的发展 “秦砖汉瓦”成了建筑的基本材料。
陶器由于易于加工 人们在制造陶器时一开始就注意到美观的需求。最早的尝试就是在陶坯成型后 处于半干时用手和水将表面抹平 甚至在表面涂一层泥浆 即所谓陶衣。彩陶的出现 更增加了陶器的审美价值。陶塑作为一种艺术在新石器时代已经开始 如河母渡遗址出土的陶猪、西安半坡遗址出土的人头像等。到了商代 陶塑得到更大的发展 种类增加 形象更加生动逼真。举世闻名的秦兵马俑是秦代制陶工人的杰作。原料就地取土 未加调配。使用如此一般的黏土烧制这样巨大的陶俑而不变型 历经2000余年不损坏 这说明当时制陶技术的精湛、高超。
唐代的三彩陶器以其特殊的风格和高超的艺术形象驰名于世界。这种“唐三彩”陶器是用白色黏土做胎 施以含铅的低温釉 釉中使用铁、铜、锰、钴等多种金属作呈色剂 在750-850°C低温下焙烧而成。所谓“三彩”即多彩之意。在制作时还采用了类似“蜡染”的所谓“漏花”的技法 巧妙的制成五彩缤纷 鲜艳奇目的器物。
陶器的耐火特性以及它易成型的优点 使它成为冶炼青铜时的陶坩埚和铸造青铜和铁器的陶范。从商周开始直到今日一直是人们使用的耐火材料。
瓷器的发明
瓷器是中国人发明的 这是举世都公认的。瓷器的发明是在陶器技术不断发展和提高的基础上产生的。商代的白陶以是用瓷土（高岭土）作原料 烧成温度达1000°C以上 它是原始瓷器出现的基础。
白陶的烧制成功对由陶器过度到瓷器起了十分重要的作用。
在商代和西周遗址中发现的“青釉器”以明显的具有瓷器的基本特征。它们质地较陶器细腻坚硬 胎色以灰白居多 烧结温度高达1100-1200°C 胎质基本烧结 吸水性较弱 器表面施有一层石灰釉。但是它们与瓷器还不完全相同。被人称为“原始瓷”或“原始青瓷”。
原始瓷从商代出现后 经过西周、春秋战国到东汉 历经了1600-1700年间的变化发展 由不成熟逐步到成熟。
东汉以来至魏晋时制作的瓷器 从出土的文物来看多为青瓷。这些青瓷的加工精细 胎质坚硬 不吸水 表面施有一层青色玻璃质釉。这种高水平的制瓷技术 标志着中国瓷器生产已进入一个新时代。
我国白釉瓷器萌发于南北朝 到了隋朝 已经发展到成熟阶段。至唐代更有新的发展。瓷器烧成温度达到1200°C 瓷的白度也达到了70%以上 接近现代高级细瓷的标准。这一成就为釉下彩和釉上彩瓷器的发展打下基础。
宋代瓷器 在胎质 釉料和制作技术等方面 又有了新的提高 烧瓷技术达到完全成熟的程度。在工艺技术上 有了明确的分工 在我国瓷器发展的一个重要阶段。宋代闻名中外的名窑很多 耀州窑、磁州窑、景德镇窑、龙泉窑、越窑、建窑以及被称为宋代五大名窑的汝、官、哥、钧、定等产品都有它们自己独特的风格。耀州窑（陕西铜川）产品精美 胎骨很薄 釉层匀净；磁州窑（河北彭城）以磁石泥为坯 所以瓷器又称为磁器。磁州窑多生产白瓷黑花的瓷器；景德镇窑的产品质薄色润 光致精美 白度和透光度之高被推为宋瓷的代表作品之一；龙泉窑的产品多为粉青或翠青 釉色美丽光亮；越窑烧制的瓷器胎薄 下巧细致 光泽美观；建窑所生产的黑瓷是宋代名瓷之一 黑釉光亮如漆；汝窑为宋代五大名窑之冠 瓷器釉色以淡青为主色 色清润；官窑是否存在一直是人们争议的问题 一般学者认为 官窑就是卞京官窑 窑设于卞京 为宫廷烧制瓷器；哥窑在何处烧造也一直是人们争议的问题。根据各方面资料的分析 哥窑烧造地点最大的可能是与北宋官窑一起生产；均窑烧造的彩色瓷器较多 以胭脂红最好葱绿及墨色的瓷器也不错；定窑生产的瓷器胎细 质薄而有光 瓷色滋润 白釉似粉 称粉定或白定。
我国古代陶瓷器釉彩的发展 是从无釉到有釉 又由单色釉到多色釉 然后再由釉下彩到釉上彩 并逐步发展成釉下与釉上合绘的五彩 斗彩。
彩瓷一般分为釉下彩和釉上彩两大类 在胎坯上先画好图案 上釉后入窑烧炼的彩瓷叫釉下彩；上釉后入窑烧成的瓷器再彩绘 又经炉火烘烧而成的彩瓷 叫釉上彩。明代著名的青花瓷器就是釉下彩的一种。
明代精致白釉的烧制成功 以铜为呈色剂的单色釉瓷器的烧制成功 使明代的瓷器丰富多彩。明代瓷器加釉方法的多样化 标志着中国制瓷技术的不断提高。成化年间创烧出在釉下青花轮廓线内添加釉上彩的“斗彩” 嘉靖、万历年间烧制成的不用青花勾边而直接用多种彩色描绘的五彩 都是著名的珍品。清代的瓷器 是在明代取得卓越成就的基础上进一步发展起来的 制瓷技术达到了辉煌的境界。康熙时的素三彩、五彩 雍正、乾隆时的粉彩、珐琅彩都是闻名中外的精品。
明代在釉下青花轮廓线内添加釉上彩而烧成的一种瓷器 由于釉下彩青花与釉上彩绘争奇斗艳 故名“斗彩”。
清代仿铜胎画珐琅效果的一种瓷器。珐琅彩又称“料彩”。
中国陶瓷业对世界的影响
我国初唐时期 瓷器便由海上和“丝绸之路”输入到西方去了。公元8世纪 我国瓷器已经传到阿拉伯、印度、波斯、埃及和地中海沿岸各国。
五代时瓷器传到朝鲜。与此同时 制瓷技术也被引进。朝鲜工匠在学习中国技术的基础上进行了改进烧制成功了优美的“翠色”瓷器。唐代的陶瓷在日本出土的很多 南宋时期日本人加藤四郎、左卫门景正在福建学习制瓷 回国后建窑 烧制出黑釉等瓷器。
在南洋一带 如印度尼西亚曾出土晚唐、五代的青瓷和三彩陶器。文莱也发现过唐代黑釉、青釉瓷器。马来半岛也发现过唐代的瓷器。
11世纪 我国造瓷技术传到波斯喇吉斯 后来又传到阿拉伯、土耳其和埃及等地。15世纪后半叶 中国的造瓷技术才传到意大利的威尼斯。从此 欧洲的造瓷技术便得到迅速发展。
生物陶瓷
生物陶瓷指与生物体或生物化学有关的新型陶瓷。包括精细陶瓷、多孔陶瓷、某些玻璃和单晶。根据使用情况 生物陶瓷可分为与生物体相关的植入陶瓷和与生物化学相关的生物工艺学陶瓷。前者植入体内以恢复和增强生物体的机能 是直接与生物体接触使用的生物陶瓷。后者用于固定酶、分离细菌和病毒以及作为生物化学反应的催化剂 是使用时不直接与生物体接触的生物陶瓷。
植入陶瓷又称生物体陶瓷 主要有人造牙、人造骨、人造心脏瓣膜、人造血管和其他医用人造气管和穿皮接头等。
植入陶瓷要求其一要与生物体的亲和性好 即植入的陶瓷被侵蚀、分解的产物无毒 不使生物细胞发生变异、坏死 不会引起炎症、生长肉芽等。二要在体内有长期功能 且可靠性高 即在10年～20年的长期使用中 不会降低强度 不发生表面变质 对生物体无致癌作用等。三要易于在短期内成形加工。四要容易灭菌。陶瓷不同于金属 它具有强共价键性质 即使在生物体内苛刻的化学条件下 也具有良好的化学稳定性 排异反应迟缓 具备长期使用的机械性质。与有机高分子材料相比 生物体陶瓷耐热性好 便于进行高压灭菌。
目前已经实用的植入陶瓷的品种如表所示。
植入陶瓷的品种、用途
氧化铝陶瓷和单晶氧化铝 表面为亲水性 与生物体组织有良好的亲合性人造骨、人造关节、接骨用螺钉
磷酸钙系陶瓷(磷灰石质陶瓷) 类似于人骨和天然牙的性质、结构 可依靠从体液中补充Ca2＋、PO 等形成新骨 可在骨骼接合界面产生分解、吸收和析出等反应 实现牢固结合人造骨、人造关节、人造鼻软骨、穿皮接头、人造血管、人造气管等
其他陶瓷(碳 CaO－P2O5－SiO2、Na2O系玻璃、微晶玻璃等) 具有生物稳定性的碳有很好的生物体亲和性 人造心脏瓣膜、人造骨、人造牙等
生物工艺学陶瓷主要应用的有多孔玻璃和多孔陶瓷。多孔玻璃用作固定酶的载体；多孔陶瓷可用于细菌、病毒、各种核酸、氨基酸等的分离和提纯 还可用于处理生活用水。
陶瓷人工关节
现在 人的关节万一损伤 可以换上人工关节。正像机器损坏了 换个零件那样。以前人工关节一般用不锈钢之类的金属材料制成。在气温变化时 特别是遇到阴雨天 装上这种金属关节的人 往往会感到酸痛。这是因为人体里的液体(称为体液)酸碱度会随气候的变化而变化 并与金属关节相互作用 产生电解现象 使人体的局部生理状态紊乱 引起不适的感觉。
如果采用陶瓷材料来制造人工关节 就没有这种痛苦和烦恼了。陶瓷不怕酸碱腐蚀 也不导电 无论体液酸碱度如何变化 对陶瓷都不会起作用。
不是任何陶瓷都可以作为人工关节材料的。凡是生物医学材料 除应满足一定的理化性质要求外 还必须满足生物学性能的要求 即生物相容性要求。
凡是可作为生物医学材料的陶瓷 称为生物陶瓷 它们可用于制造体内修复器件和人工器官 在化学成分上 生物陶瓷通常由存在于生理环境中的离子(钙、磷、钾、镁、钠等)或对人体组织仅有极小毒性的离子(铝、钛等)所组成 因此具有良好的生物相容性。
生物陶瓷的种类很多。例如 氧化铝生物陶瓷强度大、硬度高、摩擦系数小、耐磨性好 适合于制造人工关节头和臼等对耐磨性要求高的修复体、牙种植体、耳听骨修复体、骨螺丝等。氧化锆生物陶瓷不仅具有良好的耐磨性、抗生理腐蚀性和生物相容性 而且其断裂韧性和强度均优于氧化铝陶瓷 用其制作的髋关节头比氧化铝陶瓷的小20%左右 从而具有更好的耐磨性和更长的寿命 主要用于关节、牙等硬组织的修复和替换。中国科学院上海硅酸盐研究所的科学家还研制成功了等离子喷涂氧化铝、氧化锆人工骨与关节陶瓷涂层材料 并获得了国家发明奖。
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