中国古代化学工艺——陶瓷

陶瓷

　　优美的陶瓷制品是中国对世界文明的一大贡献。中国人在仰韶文化时期（约公元前5000～前3000）已经制作和使用丰富多采的陶器。瓷器则是中国古代的重大发明之一，自东汉时起，即由丝绸之路和海路输往世界各地，受到各国人民的赞誉和喜爱，成为中国古代灿烂文明的象征。英语中中国和瓷器两词通用，并不是一个名词的偶然巧合，而是有其由来和特殊意义的。中国古代，在陶瓷制作过程中，应用和积累了不少化学知识。　

原始陶器

中国最原始的陶器出现于新石器时代的初期，即距今一万年以前。1962年在江西万年县大源仙人洞发现的新石器时代早期洞穴中，发掘出最原始的陶片90余块,质地粗糙，厚薄不匀，混杂有石英砂粒,松脆易碎,胎色以红褐为主，火候也不均匀,器皿没有耳、足等附件。这些都说明了它们是手工捏成，以篝火烧制的。　　

红陶

大约距今6500年前,即新石器时代的中期,原始陶器发展为红陶,基色灰红,这是粘土经氧化焰焙烧后，其中三氧化二铁呈红色所造成的。陶料已相当细腻，厚薄均匀，造型端正，质地坚硬。这表明粘土经过了淘洗、澄滤,大概已采用泥条盘筑法制坯；焙烧火力均匀,温度达到了950°C以上,表明这时已经有了竖窑或横窑。红陶是黄河流域仰韶文化的代表。多种红陶上常常有彩绘装饰，这类红陶称为彩陶 。其涂料是赭石粉、铁锰矿粉和白土。

黑陶

红陶进一步发展为黑陶。黑陶色泽黑灰或乌黑，有的坯体中含有细石英砂，所以又称夹砂黑陶。它的呈色有的是由于表面蒙上了一层烟熏的炭层而乌黑发亮；有的则是因为在坯体粘土中有意掺和了炭化的植物茎叶和稻谷壳，这样可防止陶坯在焙烧过程中开裂。但黑陶通体内外呈黑灰色，更主要的还是由于陶坯中的三氧化二铁在还原气氛中生成了四氧化三铁。这表明当时陶工已初步懂得了焙烧气氛的控制和利用。个别黑陶出现于距今5000～7000年前的河姆渡文化遗址中，但大量出现于4000～5000年前，即新石器时代后期，是龙山文化的代表。有的黑陶工艺相当精巧，体型匀称端雅，表面乌黑，壁薄而坚硬，所以又称蛋壳陶。由于其内壁常有圈纹，说明这时已采用原始的旋转式陶车。

白陶

在距今4000～5000年前的龙山文化中还出现了白陶，但大量白陶的制作则在殷商时期。它的原料是白色粘土，主要成分是硅酸铝，含氧化铝可达30％左右，三氧化二铁含量很低，约1％～2％。因此，焙烧后陶器保持洁白。由于选用的原料可塑性好，质地坚硬，壁薄，而且常饰以印纹，较彩陶更雅致端庄。　　

硬陶

黑陶的进一步发展则是硬陶。它的特点是质地细腻、坚硬，其原料陶土中所含二氧化硅较红陶明显要高，烧成温度需要1100～1200°C，所以质地坚硬不裂，有的表面甚至已达烧结的程度，呈现光泽。这种陶器表面也常拍印上几何图形的纹饰，因此常称为印纹硬陶。由于硬陶原料中含铁量较高，所以胎质表里多呈紫褐色。最早的硬陶出土于江西、湖南和福建一带的新石器时代晚期遗址中，距今4000年左右。　　

釉陶

在商代出现了釉陶。其胎骨原料与硬陶相近，但在挂陶衣的粘土浆中掺加了石灰石、方解石等碱性物质。开始时的目的可能是为了着上白色以求美观。这样便使陶器表面在1000°C的高温焙烧过程中形成一层玻璃状物质，这就是早期的石灰釉。由于釉中含铁，在还原性气氛中烧成时，釉层便呈现出青绿的色调，所以一般称为青釉；如果在氧化气氛中烧成，则呈黄褐色。釉陶较之硬陶不仅美观，而且更不透水，容易清洗，适用于作贮水器、酿酒器和水管、板瓦等。

唐三彩

釉陶发展到汉代有了极大的进步。一方面是出现了低温釉，即以黄丹或铅粉代替石灰石作为陶釉中的助熔剂；一方面有意识地往釉料中加入少量含铜矿物或含铁矿物，前者便使釉层呈深绿色，后者使釉层呈深黄色或棕黄色。这是制作釉器使用呈色剂的开始。唐三彩的出现是釉陶作品发展的高峰，它是一种施以多种釉色的陶器美术工艺品,以白色粘土为胎,彩绘釉色以白、绿、黄三色为基色，间有蓝、紫、棕褐、黑各色。唐三彩使用低温铅釉，采用二次烧成工艺,釉层约是在800°C的温度下烧成。绿釉仍用氧化铜类矿物（孔雀石、白青、曾青）着色；黄色和棕褐色釉用赭石着色；蓝色釉用含钴氧化锰矿石着色；黑色釉用铁锰矿石着色；白色釉是以无色透明釉覆盖在化妆白土上而成。

紫砂陶

宋代以后，宜兴（今属江苏省）的紫砂无釉细陶制品有如异军突起，尤其是紫砂茶具，誉满中外，明代达到极盛时期。由于紫砂陶器往往将中国传统的绘画、书法、诗词、篆刻、雕塑诸般艺术荟萃于一体，为历代文人所赞赏。紫砂陶的原料是宜兴所产的紫砂泥，是一种天然的五色陶土，深藏于岩石层下，具有很强的可塑性，属高岭土－石英－云母类型。因含三氧化二铁量特别高(7％～8％)，所以烧成后呈棕紫色。烧成温度在1100～1200°C，采用氧化气氛。烧成后的成品吸水率小于2％，说明它的气孔率介于一般陶器与瓷器之间。

原始瓷

中国瓷器是在烧制硬陶、白陶和石灰釉陶的经验基础上发展起来的。早在殷周时期，在釉陶出现后不久就出现了青釉器，原料成分接近于瓷土，胎质灰白；烧成温度一般高达1100°C以上，胎体基本烧结，釉为高温石灰釉，与胎体结合牢固。这种青釉器已符合瓷器的基本要求，只是胎质的白度和烧结程度还不够，所以现在称它为原始瓷。及至春秋时期，原始瓷器质量有了明显提高。从出土情况看，那时江南地区是原始瓷器的主要产区，这可能与该地区盛产瓷土有关。

青瓷

原始瓷发展到东汉，演变成为真正的瓷。这种早期瓷器的釉层，靠釉料中固有的三氧化二铁自然呈色，所以多呈黄褐色。若焙烧时还原气氛掌握得好，则釉呈青色,所以称青瓷。三国、南北朝时期的青瓷器,胎体中酸性氧化物含量进一步增高,烧成温度达1200°C,釉色青绿纯正，说明当时已能较熟练地掌握焙烧气氛和釉料配方　。

唐代瓷器

唐代瓷器以南方越窑的青瓷和北方邢窑、巩窑及四川大邑窑的白瓷为代表。中、晚唐时，越窑青瓷有了明显提高,原料加工和胎体制作都已相当精细,瓷土经过仔细粉碎和淘洗,坯泥在成型前经过反复揉练,所以瓷胎细腻质密，不见分层现象，气孔也少。釉料处理和施釉技术也有很大进步,釉层均匀、晶莹润泽,开裂成纹和剥釉现象大为减少，青色纯正，滋润而不透明。唐代白瓷釉含铁量已极少，洁白似玉。长沙还出现了以铁、铜为呈色剂的黄褐色和绿色釉下彩所装饰的新品种，安徽、山东、河南等地则出现了以铁、锰为呈色剂的黑釉瓷器。

五代瓷器

五代时江西浮梁县昌南镇(即今景德镇)的瓷窑建立，以其附近高岭村的优异瓷土为原料，烧制出的白瓷器，釉色纯正，含三氧化二铁少于1％,胎质含二氧化硅量接近80％，烧成温度高达1200°C，所以质地坚硬，透明度高，被誉为“假玉”。

宋代瓷器

宋代的名瓷、名窑呈现了百花齐放的局面。除固有的白瓷有了更大进步以外，河南钧窑瓷、浙江南宋修内司官窑的“开片瓷”及龙泉窑的青瓷则更具特色。钧瓷是一种天蓝或天青色乳浊釉瓷，而蓝釉中带红，有如晴空中出现晚霞。这种紫红色釉是以铜为着色剂，在高温还原气氛中烧成的。“开片瓷”则是有意地利用胎质与釉质的膨胀系数相差过于悬殊的特点而使在开窑的片刻釉面出现很多裂纹，再填以炭末，于是变病为美,别有风味。龙泉窑的青瓷有梅子青和粉青之分,颜色碧青、柔和淡雅，有如翠玉，达到了青瓷的高峰，说明配料、烧成温度和气氛的掌握已达到了完全纯熟的阶段。在釉下彩绘方面，磁州窑白釉的釉下黑彩、酱彩可作为代表。它是以四氧化三铁呈色的。

元代瓷器

元代瓷器的重大发展，主要反映在高温釉下彩绘上，出现了以钴土为呈色剂的青花瓷和以铜为呈色剂的釉里红瓷两个新品种，丰富了中国彩瓷的釉色。　

明代瓷器

青花瓷在明代达到了成熟阶段，曾大量输出国外；而明代瓷器中更具特色的是上下釉彩争妍斗艳的斗彩瓷和单纯釉上彩绘的五彩瓷。这两种彩瓷的发明使以往占统治地位的单色釉和单色彩绘逐渐退居次要地位。这时出现的釉上彩绘的颜色釉料是以 PbO-SiO2-K2O（黄丹－石英－硝石）为基体的低温釉料,其着色元素虽仅为铜、铁、钴、锰等几种，但选用不同的原料和配比，却做出了鲜红、鹅黄、杏黄、水绿、叶绿、孔雀蓝、葡萄紫等绚丽的彩色，使彩瓷达到了极其华丽的地步。明代单色釉也有重大创新，最珍贵的是永乐、宣德年间(1403～1435)出现的“宝石红”、“霁红”等名称的铜红釉瓷。它采用一种高温石灰釉,以铜为着色剂,在强还原性气氛中烧成。红色是胶态单质铜的呈色作用产生的。其焙烧条件极为严格，可谓中国古瓷中的一项绝技。明代还有以铁着色的纯黄釉瓷和以铜为着色剂的孔雀绿瓷（法翠），前者采用低温铅釉，后者采用以牙硝代替黄丹的低温釉。

清代瓷器

清代康熙、雍正、乾隆三朝出现了中国制瓷工艺史上的黄金时代。彩釉、彩绘技术在清代得到了全面的高度发展，而且更出现了釉料掺砒的粉彩、立体感强的珐琅彩、釉下三彩、墨彩、乌金釉等新品种，同时也从国外引进了很多新技术，例如金彩、以胶态金呈色的胭脂红釉彩和以氧化锑呈色的黄彩。