热膨胀仪(在这里，现代科技让古代陶瓷“开口”)

Posted 2023-06-02

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热膨胀仪(在这里，现代科技让古代陶瓷“开口”)

“色白花青的锦鲤跃然于碗底/临摹宋体落款时却惦记着你/你隐藏在窑烧里千年的秘密/极细腻犹如绣花针落地”，看到熟悉的歌词，你心中是否默默哼唱起来？要知道，陶瓷、玻璃、壁画等硅酸盐质文化遗产在文物类别构成中占了很大比例，而史前陶器的发展演变是历史断代分期的重要依据。

在申城，有这么一群科研人员，他们和“我在故宫修文物”里的主角们一样，甘坐冷板凳，利用现代技术对古代样品开展研究，挖掘古代陶瓷发明创造背后所蕴含的科学道理，补充和完善古陶瓷科技发展史。日前，新民晚报记者走进位于嘉定的中国科学院上海硅酸盐研究所，听科学家讲述“解密”文物的故事。

让文物“说话”

“中科院上海硅酸盐所作为‘古陶瓷科学研究国家文物局重点科研基地’和‘古陶瓷多元信息提取技术及应用文化和旅游部重点实验室’的依托单位，在古陶瓷研究方面拥有完备的检测技术。”李伟东研究员走进实验室，指着一台台精密的仪器“如数家珍”，“比如激光三维扫描仪，就能实现器型和纹理提取；而X射线荧光光谱仪和热膨胀仪则可以分析古陶瓷的化学组成和烧成温度。”

作为基地和实验室的主任，罗宏杰研究员告诉记者，他们首先通过科学手段将古代陶瓷中的重要信息提取，再用数理统计的方法对信息展开分析，处理之后就可以总结出古陶瓷的一些科学内涵。“比如原料、配方、成型、装饰和烧成工艺，及其发展演变规律。毕竟留给我们的只有文物标本这个实体，却缺少科学信息方面的记录，我们通过一系列科学分析，就是要让文物‘开口’自我介绍。”

近年来，科研人员还在打造集标本保存、标本考古档案、外观描述、化学成分、物理性能、物相、显微结构、颜色等与信息数据存储于一体的标本库和综合信息数据库。“这些是我们对古陶瓷开展科技鉴别的基础。”罗宏杰表示，“瓷器是中国的发明，我们在读懂其中的奥秘后，也可‘以古为师’，将一些经验运用到现代材料的生产中。”

图说：巩义黄冶窑出土的白瓷、白釉蓝彩和唐青花的部分标本照片，地层唐代中晚期来源/采访对象供图

罕见晶体带来启发

中国古代建窑黑釉盏为北宋帝王所赏识，用作隆重赐茶专用的茶具。这一件件拥有精美纹样的建盏是在龙窑里烧成的，质朴的黑釉与自然天成的条纹或斑点有机结合，苏轼曾评价“忽惊午盏兔毫斑，打出春瓮鹅儿酒”。建盏在流传到日本后被称为天目盏，特别是保存在日本的曜变天目盏更是享有“天下神品”的美誉。由于建盏的制作工艺失传，更为其蒙上了一层神秘的面纱。

中科院上海硅酸盐所自20世纪80年代至今与福建博物院合作，对建盏开展了系统研究。李伟东和团队成员细致表征了建盏黑釉的显微结构，并指出釉面条纹或斑点的形成是氧化铁因过饱和在釉表面析晶所致。

为了进一步探索古陶瓷极品宋代建盏所蕴涵的科学规律，团队借助同步辐射微束X射线衍射谱、同步辐射X射线吸收谱和显微拉曼光谱等先进表征方法，对建盏兔毫釉和油滴釉展开了多手段研究。“研究结果让人大吃一惊。”李伟东说，“我们首次发现在银色油滴中的氧化铁析晶是高纯度的、罕见的ε-氧化铁晶相。”这一发现推进了人们对建盏精美釉面条纹和斑点来源的认知，同时对相似烧成条件下，其它瓷器的釉析晶及呈色提供了一个新的研究角度和比较标准。

“ε-氧化铁有非常优异的磁性，是一种具有诱人应用前景的电磁材料。”罗宏杰补充说。这类材料的最终应用目标是更节能的计算机、存储量更大更便宜的存储介质，更小的手机等。现代制备技术目前只能得到纳米尺度的相关晶体，严重阻碍了其制备和应用进程。“在油滴釉中发现大尺寸高纯度ε-氧化铁单晶，对于真正理解为什么其具有高的矫顽力有很大帮助。”李伟东兴奋地说。

图说：实验室里的仪器各有用处来源/新民晚报记者郜阳摄

失传工艺被复原

“一说到青花瓷，你的第一反应是什么？一定是景德镇吧！”罗宏杰笑着说，“不过，你想不到的是，通过考古学家和我们科技工作者的研究，证实中国最早的青花瓷诞生在河南巩义。”

考古资料已知时代最早的青花瓷出现在唐代，随着考古发掘资料的逐渐增多，唐青花又不断引起学术界的注意。“巩义窑唐代时期成熟的白瓷和唐三彩生产技术为唐青花的制作提供了良好的物质基础。唐代陶工通过对原料不断深入的认知和实践，最终在白瓷基础上借用并发展了白釉蓝彩的装饰技法，青花瓷就这样诞生了！”罗宏杰介绍。

出土于河北邢窑隋代灰坑的“透影白瓷”，一度让专家大为惊叹。这些瓷器具有透影性能，胎体厚度小于1毫米。如此精湛的工艺包含哪些“秘方”，各界众说纷纭。

“我们在分析了它们的化学组成、物理性能、烧成温度以及白度后，最终还原了‘透影白瓷’的配方工艺。”鲁晓珂高级工程师自豪地说。研究发现，可以将细白瓷样品划分为两类，第一类细白瓷的胎中，氧化铝的含量非常高，而釉的组成处于粗白瓷和透影白瓷的过渡阶段；第二类细白瓷已基本具备透影白瓷的胎釉原料特征，只不过由于胎体较厚，没有达到透光的效果。“对配方的计算表明，隋代制瓷工匠以第一类细白瓷胎釉的原料为基础，在胎中加入了大量长石，在釉中还加入了一定比例的石英，作为第二类细白瓷和透影白瓷的原料配方。”鲁晓珂娓娓道来，“透影白瓷与第二类细白瓷的原料特征相似，它们的区别在于，隋代陶工对器物的胎体进行了刻意的减薄加工，使其达到了透光的效果。”

就这样，早在唐代就已失传的透影白瓷工艺在现代科技的“火眼金睛”下，重新展露了它的“庐山真面目”。

新民晚报记者郜阳