絲箜誓些墊些型墅 摘要 本文通過(guò)對(duì)大量古鈞瓷釉樣本的顯微結(jié)構(gòu)和成份的分析，在系統(tǒng)總結(jié)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有 研究成果的基礎(chǔ)上，建立了鈞瓷釉呈色的物理模型。鈞瓷的著色主要是由著色離子的吸 收，分相小液滴和微小氣泡的散射、不均勻大結(jié)構(gòu)如大的析晶和大氣泡的反射共同作 用的結(jié)果。鈞瓷呈色的物理模型為入射光首先在空氣和釉的界面上被界面所反射，這 次反射是白光。入射到釉中的光受到三種作用的影響，散射粒子的散射，著色離子的 吸收和不均勻大結(jié)構(gòu)的反射。其中前兩者是著色的，后者反射全波段入射光，因而只影 響色飽和度。散射和反射使一部分已著色的光改變方向，從表面出射。剩余的入射光 最終到達(dá)釉和坯體的界面后被反射，再次在釉中穿行消弱后從外表面出射。對(duì)于鈞瓷 而言這部分是非常弱的。這些出射光對(duì)我們眼睛作用，使我們感受到了顏色。本文分 別用米氏散射和瑞利散射對(duì)鈞瓷內(nèi)小氣泡和分相液滴的散射進(jìn)行模擬計(jì)算，以對(duì)比兩 種計(jì)算方法的差異。通過(guò)對(duì)比計(jì)算，解析了鈞瓷乳光產(chǎn)生的機(jī)理。計(jì)算結(jié)果表明，對(duì) 單個(gè)顆粒的散射而言，氣泡的散射遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于分相。氣泡和分相的散射都是各向異性， 并且波長(zhǎng)越短，散射越強(qiáng)。但它們對(duì)短波選擇的程度隨粒子半徑變化是不同的，小氣 泡是單調(diào)的。而分相液滴會(huì)有極值出現(xiàn)。通過(guò)對(duì)鈞瓷釉著色的物理模型中各種因素的 簡(jiǎn)化和量化，得到其數(shù)學(xué)模型，從而給出了計(jì)算鈞瓷釉反射譜的公式，可以由鈞釉的 成份和內(nèi)部結(jié)構(gòu)計(jì)算出鈞釉的顏色。運(yùn)用最優(yōu)化算法中的爬山模型，用計(jì)算機(jī)模擬的 方式給出了反向計(jì)算的方法，這樣就可以由鈞瓷的反射譜和著色元素的含量來(lái)計(jì)算著 色元素中不同價(jià)態(tài)的比以及散射和反射的情況。本文運(yùn)用這一方法對(duì)一批藍(lán)色系古鈞 瓷釉進(jìn)行了分析，證明這批藍(lán)色系鈞瓷釉呈藍(lán)色的主要原因之一是瓷釉中的二價(jià)鐵對(duì) 可見(jiàn)光的選擇性吸收。這批瓷釉從反射譜可以明顯的分為兩類(lèi)，月白系和碧藍(lán)系，它 l 型些絲堡羔氅 們的差別主要在于三價(jià)鈦離子濃度的差異。這批古鈞釉樣本中月白和天青兩種釉顏色 的差別在于色飽和度的不同，這種不同是由于月白釉更加不均勻，分相尺度更大，析晶 以及殘留晶體和大氣泡等結(jié)構(gòu)更多所致。 關(guān)鍵字：鈞瓷釉散射著色離子物理模型反向計(jì)算 絲篁絲些堡塑型墅 b y 衄a l y z i l l gm i c r o s t r u c t u r ea n dc o m p o n e n t so fa n c i e n tj u ng l a z e s ，ap h y s i c a lm o d e l h a sb e e np r o p o s e db a s e do nr e s e a r c hp r o d u c t i o n o na b o u tj u nw a r eo nh a n da th o m ea n d a b r o a d t h ec o l o r i n go fj u ng l a z ei st h er e s u l to fas e r i e so ff a c t o r s ，s u c ha st h ea b s o r p t i o n o fc o l o r i n gi o n s ，s c a t t e r i n go fm i n u t eb u b b l e sa n dp h a s es e p a r a t i n gd r o p sa sw e l la s r e f l e c t i o no fc r y s t a l sa n db u b b l e s t h el i g h tr e a c t sw i t hj u ng l a z ei naw a yt h a tt h el i g h ti s r e f l e c t e db yt h ei n t e r f a c eo fa i ra n dg l a z ew i t h o u tc o l o r i n ge f f e c t ，a n dt h e ng o e st h r o u g ht h e g l a z ew i t ht h r e ei n f l u e n c e sw h i c ha r ct h ed i s p e r s i o no fm i n u t eb u b b l e sa n dp h a s es p l i t t i n g d r o p s ，t h ea b s o r p t i o no fc o l o r i n gi o n s ，a n dt h er e f l e c t i o no fb i ga s y m m e t r ys t m c t u r e t h e f o r m e rt w oi n f l u e n c e dt h e c o l o r , w h i l et h el a s to n ec h a n g et h ec o l o r ss a t u r a t i o n ，a n dt h e d i s p e r s i o na n da b s o r bc h a n g et h ed i r e c t i o n o ft h el i g h tw h i c hh a sb e e ne f f e c t e d ，a n dl e tt h e m g oo u to ft h eg l a z ea n d t h ee l s el i g h ta r r i v ea tt h ei n t e r f a c eo fg l a z ea n db o d yw i t c hr e f l e c t t h e m ，t h e ng ob a c kt ot h ea i r , b u tt h i sp a r to ft h el i g h ti sq u i t ew e a k t h el i g h tt h a tr e t u r n st o t h ea i rm a k e st h ee y e ss e n s et h ec o l o r t h es c a t t e r i n go fm i n u t eb u b b l e sa n dp h a s es p l i t t i n g d r o p si nj u nw a r e w c r cc o m p u t e dr e s p e c t i v e l yw i t hm i es c a t t e r i n ga n dr a y l e i g hs c a t t e r i n g i no r d e rt oc o m p a r et h ed i f f e r e n c eo ft w om e t h o d sb yw h i c hg e n e r a t em e c h a n i s mo fj u n w a r ew a sa n a l y z e d t h er e s u l ts h o w st h es c a t t e r i n go fb u b b l e si sf a ra n da w a ys t r o n g e rt h a n t h a to fp h a s es p l i t t i n gd r o p sf o ru n i tp a r t i c l e t h es c a t t e r i n go fb o t hb u b b l e sa n ds p l i t t i n g p h a s ed r o p sa r ea n i s o t r o p i c , a n dw a v e l e n g t hi ss h o r t e r ，s c a t t e ri ss t r o n g e r t h ev a r i a t i o no f t h es e l e c t i o no fs h o r t w a v ew i t ht h ep a r t i c l er a d i u sw a sd i f f e r e n t t h a to fm i n u t eb u b b l e si s m o n o t o n i c ，w h e r e a st h e r ei sp e a kf o rt h ec a s eo fp h a s es p l i t t i n gd r o p a f o r m u l a t i o no f j u n g l a z eh a sb e ep r o p o s e dt o c o u n to u tt h er e f l e c t i o ns p e c t r u mo ft h ej u ng l a z eb yt h e c o m p o n e n t sa n dt h ep a r a r a e t e r so ft h es t r u c t u r e b yu s i n gc l i m bm o d e la n dc o m p u t e r s i m u l a t i o n ，am e t h o do fr e v e r s ec a l c u l a t i o nh a sb e e np r o p o s e dw h i c hc a nc o u n to u tt h e p r o p o r t i o n so fc o l o r i n gi o n sb e t w e e nd i f f e r e n tv a l e n c ea n dt h es i t u a t i o no fd i s p e r s i o na n d r e f l e c t i o n as e r i e so fb l u ea n c i e n tj u nw a r eh a v eb e e na n a l y z e db yt h i sm e t h o da n df o u n d t h a tt h em o s to ft h ef ei o ni sf e “w h i c hi so n er e a s o no ft h eb l u eo ft h i ss e r i e s t h e r e 粥 t w ok i n d so fr e f l e c t i o ns p e c t r u mi nt h e s ej u nw a r e s ，w h i c ha r ep a l eb l u ec l a s sa n ds h a m r o c k c l a s sa n dc o n c e n t r a t i o no ft i 3 + i st h a n k e df o rt h i s t h ec o l o r so fp a l eb l u ea n da z u r ea r e d i f f e r e n t i a t e db yc o l o rs a t u r a t i o n s u c hd i f f e r e n c ei sd u et op a l eb l u eg l a z eh a sm u c hm o r e n o n u n i f o r m i t ys u c ha sc r y s t a l l i z a t i o na n db i gb u b b l e s k e yw o r d s ：j u ng l a z e , s c a t t e r i n g , c o l o r i n g i o n s ，o p t i c a lm o d e l ，r e v e r s e c a l c u l a t i o n n 絲絲塑絲絲些型幽 1 1 鈞瓷簡(jiǎn)介 1 1 1 鈞瓷的藝術(shù)特點(diǎn) 第一章概述 鈞窯遺址在河南禹縣北門(mén)內(nèi)鈞臺(tái)與八卦洞附近，在當(dāng)時(shí)與隔山相望的臨汝窯產(chǎn)品 具有同等聲譽(yù)。鉤窯屬北方青瓷系統(tǒng)，它的窯變工藝以及由此產(chǎn)生的乳光為其重要的 特色f 。乳光狀態(tài)是指鈞窯釉那種像青瑪瑙或蛋白石一般美麗的天青色半乳濁狀態(tài)， 不僅使鈞釉產(chǎn)生一系列由淺到深的藍(lán)色，而且還賦予一種含蓄的光澤和優(yōu)雅的質(zhì)感， 減少因釉面玻化而帶來(lái)的妖艷浮光。鈞釉中的銅紅釉是利用還原銅所呈現(xiàn)出來(lái)的玫瑰 紫、海棠紅斑塊和流紋，更有通體紫紅交融，凹陷處顯醬赭色，令人傾倒。由于銅紅 釉的燒制成功，為陶瓷之美化開(kāi)辟了一個(gè)新天地，為以后的釉里紅、霽紅、郎窯紅等 的出現(xiàn)也奠定了基礎(chǔ)【1 1 1 4 5 l l t - n 】 窯變現(xiàn)象是指鈞釉在高溫下轉(zhuǎn)火( 氣氛和溫度的變化) ，而使釉色交得絢麗多彩， 給人一種大自然瞬息萬(wàn)變的美感。施同一種釉的產(chǎn)品，入同一窯燒成后，每件產(chǎn)品出 現(xiàn)不同的色彩、紋片、圖畫(huà)，每一窯中沒(méi)有完全相同的釉色，“鈞不成對(duì)，窯變無(wú)雙” 即指此【1 1 【1 2 1 。 鈞瓷釉層厚重，瓷胎先行素?zé)ｂx瓷的開(kāi)片又稱“迸瓷”，視如碎裂而指感光滑。 珍珠點(diǎn)、魚(yú)子紋、蟹爪痕、兔絲縷、蛛絲張網(wǎng)、蚯蚓走泥等都是名貴的開(kāi)片1 3 】1 1 0 】i n l 5 1 。 型些絲墼蹙絲 1 1 2 鈞瓷的歷史 北宋晚期，鈞窯燒造宮廷用器，是其繁榮時(shí)期。金元時(shí)期鈞窯繼續(xù)生產(chǎn)。元代鈞 瓷大量生產(chǎn)的是一般民間用瓷，胎質(zhì)粗松，光澤較差，釉色月白、天藍(lán)交融一類(lèi)多見(jiàn)。 元代鈞瓷中也有以紅斑裝飾的，但呈色呆板，不見(jiàn)宋代那種紅紫交觸的玫瑰紫和海棠 紅釉色。元末明初，因戰(zhàn)亂和災(zāi)荒，鈞窯生產(chǎn)漸衰，鈞瓷的技術(shù)日益沒(méi)落，最終失傳。 明清以來(lái)，各地都有對(duì)鈞瓷的恢復(fù)，也出過(guò)不少有名的鈞瓷。像明代宜興的“宜鈞”， 廣東石灣窯的“廣鈞”，清代自雍正起，景德鎮(zhèn)仿制鈞窯瓷也相當(dāng)成功。晚清時(shí)期，神 厘鎮(zhèn)蘆姓瓷匠開(kāi)始燒制仿宋鈞瓷，工藝上是用風(fēng)箱爐小窯高溫?zé)?，也稱“爐鈞”。這 些后世恢復(fù)的鈞瓷也有相當(dāng)?shù)乃囆g(shù)成就，和宋元的鈞瓷相比各有千秋。鈞瓷始于宋的 說(shuō)法由來(lái)已久。當(dāng)代有一些學(xué)者對(duì)此說(shuō)法提出了質(zhì)疑，認(rèn)為鈞瓷始于元代。然而宋元 鈞瓷的技藝在元后大部分已失傳是毋庸置疑的【3 1 1 5 1 1 7 1 8 j 【1 3 l l x 5 - 2 0 l 。 新中國(guó)成立后，鈞瓷事業(yè)進(jìn)入新的歷史時(shí)期。1 9 5 5 年，鈞瓷又在它的故鄉(xiāng)禹州 市神后鎮(zhèn)得到恢復(fù)，生產(chǎn)規(guī)模日益龐大，并達(dá)到了很高的藝術(shù)境界，多次被選為國(guó)禮 饋贈(zèng)外賓。2 0 0 6 年鈞瓷成為中國(guó)國(guó)家博物館首次收藏的現(xiàn)代陶瓷藝術(shù)品?；阝x瓷的 豐富窯變藝術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益，有關(guān)鈞瓷的研究成為陶瓷研究的熱點(diǎn)之一。國(guó)內(nèi)外陶瓷工 作者為解開(kāi)鈞瓷呈色和窯變產(chǎn)生的奧秘，對(duì)我國(guó)古代鈞瓷，尤其是對(duì)鈞釉的微觀結(jié)構(gòu)、 化學(xué)組成、呈色機(jī)理等方面進(jìn)行了大量的科學(xué)的分析、研究，已初步揭示出古代鈞瓷 釉呈色、窯變的一些規(guī)律【2 1 1 。 1 2 瓷釉及釉的著色 鈞瓷有如此美麗的外觀，那么它是如何呈色的呢? 這里首先簡(jiǎn)單介紹什么是瓷釉 以及瓷釉的基本性質(zhì)和一般陶瓷釉呈色的機(jī)理。 2 絲絲簍絲墊些型幽 1 2 1 瓷釉的性質(zhì) 釉是附著于陶瓷坯體表面的連續(xù)玻璃質(zhì)層。在特殊的配料和制作工藝中，釉可成 為玻璃與晶體的混合層，具有與玻璃相類(lèi)似的物理與化學(xué)性質(zhì)。 陶瓷坯體表面的釉層，從外觀來(lái)說(shuō)，使陶瓷具有平滑而光澤的表面，增加了陶瓷 的美觀，尤其是顏色釉與藝術(shù)釉( 如結(jié)晶釉、砂金釉、無(wú)光釉、裂紋釉等) 更增添了陶瓷 制品的藝術(shù)價(jià)值。從機(jī)械性能來(lái)說(shuō)，正確配合的釉層可以增加陶瓷的強(qiáng)度與表面硬度， 同時(shí)還可以使陶瓷的電絕緣性能、抗化學(xué)侵蝕性能有所提高。平滑而光澤的表面，不 僅增加美觀，而且就日用瓷來(lái)說(shuō)，為飲用器皿的洗刷清潔提供了方便條件。要了解釉 的性質(zhì)，必須首先對(duì)玻璃態(tài)物質(zhì)有一定的理解。 物質(zhì)的玻璃態(tài)是物質(zhì)由熔融的液態(tài)在冷卻中所形成的一種無(wú)定形固態(tài)，或稱之為 非晶態(tài)固體。它區(qū)別于結(jié)晶態(tài)是在于空間質(zhì)點(diǎn)呈近程有序而遠(yuǎn)程無(wú)序狀態(tài)，因而使玻 璃態(tài)物質(zhì)出現(xiàn)下列一些特征： 玻璃態(tài)物質(zhì)是各向同性的，如折射率、彈性系數(shù)、硬度等在不同的方向上具有同 樣的數(shù)值，而結(jié)晶態(tài)物質(zhì)，除立方晶體外，則為各向異性。 玻璃態(tài)物質(zhì)與晶態(tài)物質(zhì)比較，在化學(xué)組成相同時(shí)，前者具有較大的內(nèi)能，在一定 的條件下可以析出晶體；玻璃態(tài)物質(zhì)結(jié)晶時(shí)，總是伴隨著放熱現(xiàn)象。 玻璃態(tài)物質(zhì)由熔融的液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)時(shí)，其過(guò)程是連續(xù)的，而且是可逆的。因此， 玻璃態(tài)物質(zhì)沒(méi)有固定的熔點(diǎn)，但有一個(gè)熔融過(guò)程。 根據(jù)玻璃結(jié)構(gòu)理論，構(gòu)成玻璃的氧化物可以分成三類(lèi)：能獨(dú)立形成網(wǎng)絡(luò)的“玻璃生 成體氧化物”；在一定條件下能進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的“中間體氧化物”，和能破裂網(wǎng)絡(luò)的“網(wǎng)絡(luò)外 體氧化物”第三類(lèi)氧化物愈多，網(wǎng)絡(luò)斷裂愈多，玻璃愈易析晶；而斷裂的大小，決定 3 于陽(yáng)離子的離子半徑。加入中間體氧化物( 如a 1 2 0 3 ) ，則在一定條件下，能起到使斷裂 的網(wǎng)絡(luò)重新連接的作用。 玻璃粘度的大小，也是由硅氧四面體網(wǎng)絡(luò)的連接程度所決定的。石英玻璃中的硅 氧四面體，按照結(jié)構(gòu)理論，呈不規(guī)則的網(wǎng)絡(luò)，組成中o s i 之比為2 ，因而與含有堿金 屬氧化物的其它硅氧系統(tǒng)玻璃，即o s i 之比大于2 的玻璃相比，有較大的粘度，因?yàn)?網(wǎng)絡(luò)基本上末發(fā)生斷裂現(xiàn)象。 此外，玻璃的熱膨脹性，化學(xué)穩(wěn)定性等，也都象結(jié)晶性和粘度一樣，可以從結(jié)構(gòu) 理論來(lái)論證，即網(wǎng)絡(luò)斷裂愈嚴(yán)重，熱膨脹性提高而化學(xué)穩(wěn)定性降低。 至于玻璃的化學(xué)組成對(duì)其物理化學(xué)性質(zhì)的影響，基本上表現(xiàn)在組成玻璃的氧化物 對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的斷裂，或?qū)W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所起的穩(wěn)定作用。在硅氧玻璃中加入b 2 0 3 時(shí)，隨著加入量的多少，而發(fā)生配位數(shù)的變化，導(dǎo)致玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)或減弱的變異， 對(duì)化學(xué)穩(wěn)定性等性質(zhì)產(chǎn)生不同的影響，表現(xiàn)出所謂“硼反?，F(xiàn)象?！?石英玻璃的硅原子與氧原子所形成的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，存在著強(qiáng)的化學(xué)鍵。這樣 的結(jié)合對(duì)玻璃的物理學(xué)性質(zhì)，如機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性等的增強(qiáng)，起著主導(dǎo)作用。不 能進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的氧離子和金屬離子，則以弱鍵形式結(jié)合，導(dǎo)致了玻璃物理化學(xué)性質(zhì) 的變異。這些弱鍵的數(shù)量，隨著陽(yáng)離子對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中硅離子的過(guò)剩數(shù)量的增加而增加。 釉是與坯體連系在一起的，它的性質(zhì)往往受著坯體的影響，而且由于陶瓷坯體燒成工 藝的限制，使釉料的熔融常常不能充分進(jìn)行。因此，成熟的釉料雖然具有與玻璃近似 的某些性質(zhì)，如各向同性的特性，沒(méi)有固定的熔點(diǎn)，具有光澤、透明、不透水性等， 但也存在著相當(dāng)?shù)牟町悺?釉料在未燒之前必須粘附于陶瓷生坯( 或素?zé)? 的表面，因而在釉的配料中需要 4 加入適量的塑性粘土，以增加其粘附能力，并保持釉漿的懸浮性能。這些粘土以及釉 中的其它組份，在坯體成熟溫度時(shí)，可能得不到充分熔融，使燒成的釉不能達(dá)到象玻 璃一樣的均一組織，而是玻璃質(zhì)與晶體的混合體。但一般說(shuō)來(lái)，以玻璃質(zhì)為主。同時(shí)， 因?yàn)檎扯冗^(guò)高，釉中還有許多大小不一的未能逸散的氣泡。 釉中出現(xiàn)的晶體有以下幾種來(lái)源： 制釉原料殘留下來(lái)的晶體，例如景德鎮(zhèn)制釉用的瓷石與星子高嶺，常常較易出現(xiàn) 云母殘骸，夾雜著殘留石英顆粒； 坯釉相互反應(yīng)和滲透面生成的莫來(lái)石、鈣長(zhǎng)石、硅灰石等晶體； 由含m g o 原料而析出的堇青石； 顏色釉中作為呈色劑的c f 、f e 、m n 等尖晶石微粒： 乳濁釉中起乳濁作用的錫、鋯硅酸鹽晶體。 釉料的某些物理化學(xué)性質(zhì)( 如酸性、堿性) 應(yīng)與坯體的化學(xué)性質(zhì)接近，但保留適當(dāng) 的差別。這樣，釉與坯體在高溫中得以相互作用而促成良好的結(jié)合。釉的組分，特別 是堿性氧化物，可以滲入坯體，同時(shí)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有晶體從坯體長(zhǎng)入釉中，使釉在組織上 比玻璃復(fù)雜。 釉在坯體表面的熔融過(guò)程發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化，其中包括一部分制釉原料 的脫水、氧化與分解的過(guò)程，釉的組分的相互作用生成新的硅酸鹽化合物的過(guò)程，釉 的組分的熔融與溶解而形成玻璃的過(guò)程，以及釉與坯相互作用的過(guò)程。釉與坯的相互 作用生成坯釉中間層。釉料中的某些組分滲入坯體中，坯體中的物質(zhì)也部分地與釉科 混合，使中間層的化學(xué)組成和性質(zhì)逐漸由坯體的組成過(guò)渡到釉料的組成，但無(wú)明顯的 界限。釉與坯體之間的反應(yīng)，除與化學(xué)性質(zhì)有關(guān)外，其反應(yīng)速度還與煅燒溫度和時(shí)間 5 有關(guān)。釉對(duì)生坯的反應(yīng)比對(duì)素?zé)黧w的反應(yīng)強(qiáng)。 釉( 玻璃) 的化學(xué)穩(wěn)定性，取決于硅氧四面體相互連接的程度；沒(méi)有被其它離子嵌 入而造成s i 0 斷裂的完整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)愈多，即連接程度愈大，則化學(xué)穩(wěn)定性愈高。硅酸 鹽玻璃中由于含有堿金屬，或者還含有堿土金屬氧化物，這些堿金屬或堿土金屬陽(yáng)離 子嵌入硅氧四面體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，使硅氧鏈斷裂，降低了釉耐化學(xué)侵蝕的能力。受侵蝕 的釉面，可能變得無(wú)光，以至出現(xiàn)凹坑。就一般釉料而言，堿金屬氧化物的減少，可 以提高釉的化學(xué)穩(wěn)定性，但其不良作用是，過(guò)分減少將導(dǎo)致釉料粘度與燒成溫度的提 高。 化學(xué)組成對(duì)于釉在熔融狀態(tài)下的粘度、表面張力與濕潤(rùn)性有決定性的作用。而這 些性質(zhì)對(duì)于是否能獲得擴(kuò)展均勻、光滑而平整的良好釉面，產(chǎn)生較大的影響。熔融釉 料的粘度，可以作為判斷釉的流動(dòng)情況的尺度。由于釉的基本作用是在坯體表面擴(kuò)展， 形成一個(gè)均勻的復(fù)蓋層，因此影響流動(dòng)性能的各種因素，都必須在配制與燒成方面的 諸因素中予以考慮。流動(dòng)度適宜的釉料，不但能填補(bǔ)坯體表面的一些凹坑，還對(duì)釉與 坯體之間的相互作用，生成中間層，有一定的良好影響。粘度過(guò)小的釉，即流動(dòng)性大 的釉，容易造成流釉、堆釉及干釉等缺陷。粘度過(guò)大的釉，則容易窩藏氣泡，阻礙氣 體的逸散，而造成釉面無(wú)光和“桔釉”等缺陷。 釉的表面張力，對(duì)釉的外觀質(zhì)量關(guān)系很大。表面張力過(guò)大的釉阻礙氣體的排除、 熔融液的均化，使之發(fā)生縮釉( 滾釉) 與嚴(yán)重的針孔現(xiàn)象，表面張力過(guò)小的軸，則將作 為過(guò)小粘度的一個(gè)附帶因素，而產(chǎn)生流釉現(xiàn)象，并在釉面有小氣泡破裂時(shí)所形成的針 孔難予彌合。釉料表面張力的大小，決定于其化學(xué)組成和溫度。溫度每升高1 0 。c ，表 面張力大致減小1 2 ，釉料表面張力與溫度的關(guān)系呈負(fù)的溫度系數(shù)。在化學(xué)組成中， 堿金屬氧化物對(duì)降低表面張力作用較強(qiáng)。堿金屬離子的離子半徑愈大，其降低效應(yīng)愈 6 顯著【1 8 j 2 2 - 3 5 l 。 1 2 2 瓷釉的光學(xué)性能 折射率和吸收率兩者對(duì)于描寫(xiě)陶瓷的光學(xué)性質(zhì)都是必要的。當(dāng)光從真空進(jìn)入較致 密的材料時(shí)，其速度降低。光在真空和材料中的速度之比為材料的折射率。折射率是 光譜的函數(shù)，通常隨波長(zhǎng)的增加而減小。這種隨波長(zhǎng)的變化稱為折射率的色散。吸收 率也是波長(zhǎng)的函數(shù)，而且和吸收系數(shù)有直接的關(guān)系。對(duì)于單相材料，光透過(guò)率可由吸 收系數(shù)和試件厚度求得。對(duì)于平板狀材料，總透過(guò)率取決于反射損失和吸收這兩方面。 吸收系數(shù)隨波長(zhǎng)變化很大，可見(jiàn)光譜區(qū)的選擇吸收是顏色的來(lái)源。光吸收常常是 由于溶液中特殊的離子或者由于發(fā)色團(tuán)引起的，除了朗伯( 1 a m b e r t ) 定律以外，吸收 系數(shù)也正比于離子的濃度，即比爾( b e e r ) 定律。 對(duì)于光學(xué)不均勻的體系，例如含有小粒子的透明介質(zhì)，一部分光束被散射或反射， 從而光束強(qiáng)度逐漸減弱。散射因子主要取決于粒子直徑與入射光波長(zhǎng)的比值；粒 子與介質(zhì)的相對(duì)折射率。此外，散射的能量還取決于入射光束所對(duì)應(yīng)的立體角，也取 決于粒子的形狀和它在光束中的取向以及濃度。在陶瓷體系中最大的散射效應(yīng)和相對(duì) 折射率有關(guān)，隨著粒子和介質(zhì)之問(wèn)折射率差的增加，散射也增大。此外，散射也顯著 地受到離子尺寸的影響，即最大的散射發(fā)生在粒子尺寸和輻射波長(zhǎng)相等的時(shí)候。當(dāng)粒 子尺寸遠(yuǎn)小于入射波長(zhǎng)時(shí)，散射常數(shù)隨粒子尺寸的增大而增加，并且與波長(zhǎng)的四次方 成反比。當(dāng)粒子尺寸大約等于入射波長(zhǎng)時(shí)，散射系數(shù)達(dá)最大值，并隨著顆粒尺寸的繼 續(xù)增大而減小當(dāng)離子尺寸比入射波長(zhǎng)大很多時(shí)，散射常數(shù)趨于常值，因此當(dāng)?shù)诙?濃度固定時(shí)，所測(cè)得的散射系數(shù)反比于粒子尺寸，決定總散射系數(shù)從而影響兩相系統(tǒng)乳 濁度的主要因素是顆粒尺寸、相對(duì)折射率以及第二相顆粒的體積。為了得到最大的散 7 射能力，顆粒的折射率和基質(zhì)的折射率應(yīng)當(dāng)大不一樣，顆粒尺寸應(yīng)當(dāng)和入射波長(zhǎng)約略 相等，并且顆粒的體積分?jǐn)?shù)要高【1 8 j 【3 l 偽】。 在討論陶瓷的不透明性和半透明性時(shí)，重要的光學(xué)特性是：鏡面反射光的分?jǐn)?shù)， 他決定光澤；直接投射光的分?jǐn)?shù)；入射光漫反射的分?jǐn)?shù)以及入射光漫透射的分?jǐn)?shù)。要 獲得高度乳濁( 不透明性) 和覆蓋能力，就要求光在達(dá)到具有不同光學(xué)特性的底層之 前被漫反射。為了有高的半透明性，光應(yīng)該被散射，因此投射的光是擴(kuò)散開(kāi)的，但是 大部分入射光應(yīng)當(dāng)透射過(guò)去而不是被漫反射f 3 1 j 【3 2 1 3 3 】【3 5 1 。 1 2 3 瓷釉的著色 瓷釉呈色的總的原因在于光吸收和光散射，尤以前者為通常。瓷釉吸收光的波長(zhǎng) 與呈現(xiàn)顏色的關(guān)系如表1 - 1 所示。 表1 - 1 吸收光的波長(zhǎng)與呈現(xiàn)顏色的關(guān)系 吸收光 觀察到的顏吸收光觀察到的顏 波長(zhǎng)( 納米)顏色 色波長(zhǎng)( 納米)顏色色 枷 紫綠黃 5 3 0 5 5 9 淡黃綠 紫 4 3 0藍(lán)紫黃 5 5 9 - 5 7 1 黃綠 紫 4 3 0 4 6 0 紫藍(lán)黃橙 5 7 1 5 8 0 黃藍(lán)紫 4 6 0 - 4 8 2藍(lán)橙 5 8 0 5 8 7 黃橙紫藍(lán) 4 8 2 4 8 7綠藍(lán)橙紅 5 8 7 5 9 7 橙藍(lán) 4 8 7 4 9 3藍(lán)綠紅5 9 7 6 2 0紅橙綠藍(lán) 4 9 3 - 5 3 0綠玫瑰6 2 0 - 6 7 5紅藍(lán)綠 當(dāng)白光透射到透明物體上時(shí)，如全部透過(guò)，則呈現(xiàn)無(wú)色，如果吸收某些波長(zhǎng)的光， 麗透過(guò)另部分波長(zhǎng)的光，則呈現(xiàn)與透過(guò)部分相應(yīng)的顏色。被吸收光的顏色與觀察到 的顏色互成補(bǔ)色，互為補(bǔ)色的兩種光合在一起就是白光。 8 根據(jù)原子結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)，物質(zhì)所以能吸收光，是由于原子中的電子( 主要是價(jià)電子) 受到光能的激發(fā)，從能量較低的能級(jí)躍遷到能量較高的能級(jí)，亦即從基態(tài)躍遷至激發(fā) 態(tài)所致。因此，只要基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間的能量差處于可見(jiàn)光的能量范圍時(shí)，相應(yīng)波長(zhǎng) 的光就被吸收，從而呈現(xiàn)顏色。 根據(jù)著色機(jī)理的特點(diǎn)，大致可以分為離子著色，金屬膠體著色和硇硒化物著色三 大類(lèi)。鈦，釩，鉻，錳，鐵，鈷，鎳，鈰，鐠，釹等過(guò)渡金屬，在釉中含量較低時(shí)通 常以離子狀態(tài)存在，它們的價(jià)電子在不同能級(jí)間躍遷，由此引起對(duì)可見(jiàn)光的選擇性吸 收，導(dǎo)致著色。影響著色的因素有【加】； 1 原子價(jià)之間的平衡，原予價(jià)不同著色情況也不同，這是由于平衡的移動(dòng)導(dǎo)致色調(diào) 發(fā)生變化。原子價(jià)之間的平衡關(guān)系受燒成氣氛、釉的組成或升降溫曲線等影響。 2 配位數(shù)之間的平衡，過(guò)渡金屬離子的配位數(shù)因玻璃組成而變化。這些離子在玻璃 中所占的配位數(shù)主要為6 和4 。因配位數(shù)的變化而引起著色變化的典型例子有c o 和 n i 離子。兩者在玻璃中都有6 配位和4 配位。 3 配位基中陰離子種類(lèi)的影響，構(gòu)成配位基的陰離子，就釉來(lái)說(shuō)，通常只是氧離子， 在特殊情況下也有以別的離子將氧離子置換的。氧離子部分被別的離子置換，生成絡(luò) 合物而形成釉著色。有可能使釉著色的離子，是在d 軌道上有空位，能級(jí)受配位場(chǎng)的 影響的過(guò)渡金屬離子和f 軟道上有空位的稀土離子。這些元素離子幾乎無(wú)例外地具有 多價(jià)態(tài)，而其配位數(shù)隨釉的組成而變化。在有3 d 電子參與吸收的過(guò)渡金屬離子方面， 由于d 軌道易受周?chē)妶?chǎng)的作用，玻璃組成的影響很大。特別是對(duì)于有3 d 電子參與吸 收的第一過(guò)渡元素，這種影響是很大的。但對(duì)于有f 電子參與吸收的稀土離子，由于f 軌道為外層電子屏蔽，周?chē)妶?chǎng)的影響小，釉組成對(duì)著色的影響同過(guò)渡金屬離子相比 小一些。 9 釉可以通過(guò)細(xì)分散狀態(tài)的膠態(tài)金屬顆粒對(duì)光的選擇性散射而著色。銅紅，金紅，銀黃 等著色即屬于這一類(lèi)。釉的顏色很大程度上取決于金屬粒子的大小1 1 8 】i 排3 5 】i 舡4 9 j 。 1 3 鈞瓷的燒成工藝 鈞瓷的特色是“窯變”和由“窯變”產(chǎn)生的“乳光”，以及由于首次使用含銅原料在窯 變作用下形成色階豐富的銅紅效果，下面就簡(jiǎn)單總結(jié)鈞瓷的燒成工藝。 1 3 1 鈞瓷的燒成工藝 鈞窯杰出的工藝成就，是在科學(xué)配好胎、釉的基礎(chǔ)上，燒成過(guò)程中合理地控制火 焰氣氛的變化，利用氧化和還原氣氛，形成釉色不同、深淺不一的窯變色彩。鈞釉的 呈色劑主要是氧化銅、氧化鐵和氧化鈦。氧化銅是一種對(duì)燒成氣氛十分敏感的著色氧 化物。古代鈞窯工匠以含銅礦物為著色劑，在1 3 0 0 c 左右的還原氣氛下燒成銅紅釉， 使產(chǎn)品鮮艷多姿。當(dāng)然，決定產(chǎn)品釉色的因素較多，如氧化銅用量多少，釉的化學(xué)組 成，燒成溫度，氣氛性質(zhì)，升溫和冷卻制度等，條件稍有變化，都可能出現(xiàn)意想不到 的效果。此外，窯體對(duì)產(chǎn)品形成也有很大關(guān)系。已發(fā)現(xiàn)的宋代窯體有圓形、馬蹄形、 長(zhǎng)方形等。窯室體積較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由窯門(mén)、火膛、窯室、煙囪四大部分構(gòu)成。經(jīng) 考古發(fā)掘，在鈞臺(tái)窯址發(fā)現(xiàn)的1 號(hào)窯，窯室呈東西橫長(zhǎng)方形，坐南向北，北部有并列 的雙乳狀火膛。東火膛留有圓形觀火孔，直徑為2 2 厘米左右；西火膛留窯門(mén)，窯室后 壁中間和兩端設(shè)有三個(gè)扇面形煙囪直通窯頂。考古工作者認(rèn)為，這種窯體結(jié)構(gòu)有利于 窯內(nèi)氧化焰、還原焰的轉(zhuǎn)化，也有利于還原焰氣氛的控制和多色窯變釉的形成。古代 鈞瓷窯爐的最大特點(diǎn)，是在平地上深挖的土質(zhì)窯。這種地下窯不僅保溫性能強(qiáng)，而且 密閉情況好，燒成制度易于控制，是燒還原焰比較理想的窯爐。從現(xiàn)代科學(xué)分析，這 一特性對(duì)于冷卻期間液液分相的發(fā)生而引起藍(lán)色的乳光效果，無(wú)疑十分有利。6 0 年 1 0 代以來(lái)，工程技術(shù)人員設(shè)計(jì)出圓形、方形、長(zhǎng)方形1 0 立方米以下的倒焰式鈞瓷窯爐， 溫差小、呈色好，得到各鈞瓷廠家的普遍推廣和應(yīng)用。 鈞瓷系兩次燒成，坯胎首先進(jìn)行一次低溫素?zé)笤谒責(zé)魃蠏煊栽龠M(jìn)行釉燒。 素?zé)古魈ゾ哂幸欢ǖ拇苫潭?，胎體強(qiáng)度提高，些有害的有機(jī)雜質(zhì)被除去，能大 大提高產(chǎn)品質(zhì)量【5 1 1 7 1 6 1 1 s 1 5 0 - 5 7 。 1 3 2 鈞瓷的“窯變”以及由此產(chǎn)生的“乳光一 鈞釉的“窯交”以及由此產(chǎn)生的“乳光”賦予鈞瓷的藝術(shù)美感和藝術(shù)效果，與鈞釉的 化學(xué)組成( 高硅，高鈣，相對(duì)低鋁) 和工藝過(guò)程分不開(kāi)。鈞釉窯變的形成機(jī)理，鈞釉化學(xué)組 成的特點(diǎn)及其與顯微結(jié)構(gòu)的關(guān)系，外觀特征與工藝過(guò)程的關(guān)系，一直吸引著國(guó)內(nèi)外許 多陶瓷工作者從事這一方面的研究。這些有待解決的問(wèn)題的探討，對(duì)于陶瓷工藝學(xué)及 鈞瓷生產(chǎn)有重大的理論指導(dǎo)意義。鈞釉的科學(xué)技術(shù)研究，開(kāi)始于本世紀(jì)2 0 年代，但早 期的研究和胎釉化學(xué)分析數(shù)據(jù)較少，彼此又缺乏共同點(diǎn)，未能揭示鈞釉化學(xué)組成的特 點(diǎn)，無(wú)法從科學(xué)的角度進(jìn)行綜合分析。7 0 年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者發(fā)表多篇有關(guān)研 究鈞釉的論文，提供了大量的實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，對(duì)鈞釉的化學(xué)組成的特點(diǎn)和顯微結(jié)構(gòu)的 特征，鈞釉“窯變”以及由此產(chǎn)生的“乳光”形成的機(jī)理等方面提出許多新的見(jiàn)解。 鈞窯大部分產(chǎn)品的基本釉色是濃淡不一的藍(lán)色乳光釉。按藍(lán)色深淺的變化，分別 稱為天藍(lán)、天青和月白。這一奇特的乳光現(xiàn)象，主要是鈞釉液液分相的結(jié)果，即在 連續(xù)的玻璃基質(zhì)中懸浮著另一種小尺寸液滴狀以及連續(xù)的第二相玻璃，稱他們?yōu)榉稚?相，或稱為第二相粒子【1 】【1 2 l 4 7 1 s 4 1 s s - 6 “。鈞瓷釉中的這種結(jié)構(gòu)是美國(guó)著名陶瓷學(xué)加 k i n g e r y 首先發(fā)現(xiàn)的【刪，并給出了液液分相在k 2 0 c a o - a 1 2 0 3 s i 0 2 四元相圖上的區(qū) 域，成為現(xiàn)代鈞瓷科學(xué)研究的重要理論基礎(chǔ)之一。鈞釉的分散相富含鈣，分散相的粒 絲絲塑璽燮 度介于6 0 h m 到2 0 0 h m ，主要集中在l o o n m 。鈞釉的乳光藍(lán)色，正是釉層中這些分散 相粒子對(duì)可見(jiàn)光譜中短波光的散射作用所引起的。有些學(xué)者認(rèn)為，鈞釉中的一些不熔 融的物質(zhì)，如殘留于釉層中的方石英，以及許許多多微小的氣泡，也會(huì)對(duì)乳光藍(lán)色的 形成起一定作用【6 ”。此外，氧化亞鐵的存在，對(duì)藍(lán)色也起一定的輔助作用，即古鈞瓷 的乳光藍(lán)色是分散相和氧化亞鐵呈色的綜合效果。鈞釉中的分相形成的第二相，殘留 的石英晶體及微小的氣泡相，統(tǒng)稱為第二相粒子。第二相粒子在釉中存在的尺度不同， 會(huì)引起釉層產(chǎn)生不同的光學(xué)現(xiàn)象。一般來(lái)說(shuō)，不含著色離子的單相的玻璃釉具有高度 的光學(xué)均一性，光線通過(guò)時(shí)是透明的，若釉中存在許多第二相粒子，其化學(xué)均一性就 受到破壞，光線照射到每個(gè)粒子時(shí)就引起散射或漫反射。若粒子尺度接近可見(jiàn)光波長(zhǎng) 到可見(jiàn)光波的波長(zhǎng)的數(shù)倍時(shí)，散射的光線強(qiáng)度與入射光的波長(zhǎng)關(guān)系的選擇性不顯著， 從不同的方向看到的散射光是白色的，不呈現(xiàn)色彩，這就是乳濁現(xiàn)象；相反，若粒子 尺度小于入射光的波長(zhǎng)，粒子則對(duì)光波進(jìn)行選擇性散射( 瑞利散射) ，長(zhǎng)波光的散射弱， 短波光散射強(qiáng)，從而使釉呈藍(lán)色到淺肉紅色，這就是乳光現(xiàn)象1 2 9 1 1 3 5 】1 6 l j 。 鈞瓷的窯變是因?yàn)殁x釉在燒成時(shí)對(duì)溫度和氣氛非常敏感【6 2 l 。k i n g e r y 研究發(fā)現(xiàn)鈞 瓷釉的成份大多分布在k 2 0 - c a o - 創(chuàng)2 0 3 s i 0 2 四元相圖上的液一液分相區(qū)，所以在相變 溫度附近溫度些小的差異就可以產(chǎn)生結(jié)構(gòu)上大的不同【6 1 】【刪。而在窯中，在不同的位置， 溫度和氣氛都會(huì)有些小的差異，正是這些差異導(dǎo)致了鈞瓷的窯變。鈞釉中硅含量非常 高，在7 0 左右，這就使得鈞釉在熔融時(shí)的粘度很高，不利于氣體的逸出。鈞瓷是多 層釉，層與層的成分可能有不同。在干燥和燒成時(shí)層與層之間會(huì)有一定的對(duì)流，從而 使鈞釉不均勻。而鈞釉的高粘度使這些成份的不均勻不能較好的擴(kuò)散，從而在鈞瓷的 表面形成了各種紋飾。某些鈞瓷為了追求釉流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的紋樣，特意在器物表面作出 鼓釘?shù)韧黄稹Ｍ瑫r(shí)，在高溫時(shí)周?chē)鷺悠分兄x子的揮發(fā)和在氣氛中的擴(kuò)散也是鈞瓷 絲絲絲墅塑墼些塑塑 窯變的一個(gè)原因。比如一個(gè)不含銅的樣品放在了含銅的樣品附近，在高溫時(shí)銅離子會(huì) 部分的揮發(fā)到氣氛中，由于空氣的湍流，從而沾染了不含銅樣品的部分表面，使該部 分呈紅色。鈞釉組分的變化對(duì)其呈色也有影響1 2 l 【3 】。 1 4 課題的選擇 綜上所述，鈞瓷的呈色是由于釉中著色離子的選擇性吸收和釉中的微結(jié)構(gòu)的反射 和散射共同作用的結(jié)果。但是關(guān)于鈞瓷的呈色尚無(wú)定量分析的方法。本文的目的是在 系統(tǒng)總結(jié)現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，仔細(xì)考察鈞釉的呈色機(jī)理，考慮光在入射到鈞釉中 后與鈞釉中的各種結(jié)構(gòu)的相互作用和物理原理，解析光從入射到出射的整個(gè)物理過(guò)程， 從而給出一個(gè)鈞釉呈色的清晰的物理模型。按照這個(gè)模型，將一些因素簡(jiǎn)化并將各種 因素定量化后給出具體科學(xué)的數(shù)學(xué)模型，由這個(gè)模型可以定量的模擬出光在鈞釉中的 各個(gè)過(guò)程。從而可以從鈞釉的著色離子種類(lèi)和濃度以及表征微觀結(jié)構(gòu)的一些參數(shù)來(lái)計(jì) 算鈞釉的反射光譜。根據(jù)反射光譜通過(guò)色度學(xué)的c i e 標(biāo)準(zhǔn)就可以計(jì)算出鈞釉的顏色， 為鈞瓷燒成顏色的預(yù)測(cè)提供了有效的工具。然后通過(guò)計(jì)算機(jī)反向模擬計(jì)算，得到了從 反射光譜反向計(jì)算出其他參數(shù)的方法，為鈞釉的研究提供新的方法。本文擬運(yùn)用這種 方法對(duì)一批古鈞瓷樣品進(jìn)行分析，解析該批鈞瓷顏色差異的原因。 絲型璧堡型墼 第二章鈞瓷釉呈色的物理模型 本章將從鈞瓷釉的結(jié)構(gòu)和成份來(lái)分析說(shuō)明鈞瓷呈色的物理機(jī)制，從而給出光 從入射，在釉內(nèi)傳播，與釉相互作用后再?gòu)谋砻嫔涑龅恼麄€(gè)物理過(guò)程。 2 1 試驗(yàn) 為了觀察鈞瓷釉的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對(duì)古鈞瓷樣品的斷面作掃描電鏡分析。樣品取 自鈞臺(tái)古窯遺址。具體制作過(guò)程是這樣的：先在切割機(jī)上將瓷片切割成小長(zhǎng)方體 的小塊，肉眼觀察選擇觀察面。然后在較粗的砂紙上對(duì)觀察面和底面進(jìn)行粗磨處 理，使這兩個(gè)面近似平行。然后換用較細(xì)的砂紙對(duì)樣品磨平在粗砂紙上打磨時(shí)留 下的滑痕，最后用金相砂紙將表面磨光。樣品經(jīng)過(guò)這粗磨，細(xì)磨，精磨之后再用 粒度分別為5 n g t ，l r 0 4 t ，0 5 m t 的金剛石研磨膏在拋光機(jī)上拋光，直至樣品表面 在光學(xué)顯微鏡下看不到大的滑痕時(shí)為止。 表面在觀察前要用1 5 的氫氟酸溶液對(duì)樣品進(jìn)行1 0 1 5 秒鐘的腐蝕。腐蝕 過(guò)后立即用去離子水和超聲波將樣品清洗干凈，再放入干燥箱中在3 0 0 ( 2 下烘干 近一個(gè)小時(shí)，使混雜進(jìn)樣品表面孔隙中的水份及有機(jī)物雜質(zhì)顆粒揮發(fā)掉。最后用 真空鍍膜機(jī)在觀察面上噴上一層碳膜。 因?yàn)榻鹣囡@微鏡是光學(xué)顯微鏡，鈞釉中折射率的變化會(huì)很好地表現(xiàn)出來(lái)，所 以又用金相顯微鏡對(duì)以上樣品做了觀察。金相照片的獲得是通過(guò)配有c c d 圖像 系統(tǒng)n i k o nm b a - 2 1 0 0 0 型金相顯微鏡。此顯微鏡系統(tǒng)可以把金相照片直接輸入 到計(jì)算機(jī)中 2 2 分析 首先入射光照射到鈞瓷表面，鈞釉的折射率高于空氣，所以在鈞釉的表面會(huì) 發(fā)生一次反射。一部分光反射到空氣中，另一部分入射到鈞釉中。由于著色離子 是分散在鈞釉中的，所以這一次反射是沒(méi)有著色效果的。雖然反射過(guò)程在界面上 會(huì)有一個(gè)作用深度，但這個(gè)深度是入射光波長(zhǎng)的量級(jí)，這里面的著色離子可以忽 略不計(jì)。就像建筑物外面的藍(lán)色玻璃幕墻，當(dāng)外界光較強(qiáng)時(shí)會(huì)有外景的影像，這 1 4 墅墼絲墅絲蹩墼塑 個(gè)影像是不著色的。在鈞釉中傳播的光與鈞釉的相互影響還要看鈞釉的內(nèi)部結(jié) 構(gòu)。 通過(guò)大量古鈞瓷片斷面的掃描電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)在鈞釉中普遍存在著復(fù)雜的顯 微結(jié)構(gòu)。圖2 1 是天藍(lán)色古鈞瓷樣品j 1 8 4 的斷面低倍掃描電鏡照片。在圖中我 們可以清晰的看到鈞釉不像窗玻璃那樣純凈透徹，里面有豐富的結(jié)構(gòu)層次。上部 呈帶狀的乳白色區(qū)域是分相和氣泡區(qū)。在釉中還夾雜著較大的析晶，分相和氣泡。 圖2 2 是氣泡與分相混合層高倍結(jié)構(gòu)，這一層主要分布在釉的中間及下部，圖2 - 3 是分相層的高倍結(jié)構(gòu)，它主要分布在靠近表面的區(qū)域。在它們之間還存在著過(guò)渡 層，如圖2 - 4 所示。這些小氣泡和液液分相造成的小液滴的粒徑分布大體相當(dāng)， 半徑都在3 0 a m 到l o o n m ，以5 0 h m 居多。由文f f l 6 1 統(tǒng)計(jì)出來(lái)的分布如圖2 5 所示。 圖2 - 1 鈞釉樣品的斷面電鏡照片 這些適當(dāng)尺度的分相和氣泡細(xì)小顆粒對(duì)入射光的散射在可見(jiàn)光范圍內(nèi)對(duì)波 長(zhǎng)有選擇性，使出射光呈藍(lán)色1 9 1 1 6 3 1 。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，我們稱這種結(jié)構(gòu)為散射粒子。 由于鈞瓷通常是多次上釉，釉層較厚【6 】，且每次上釉的成分可能不同，同時(shí)鈞釉中 二氧化硅的含量在7 0 左右，所以在燒成溫度下鈞釉的粘度很高，它的流動(dòng)會(huì)造 成密度和成分分布不均勻的流紋，就像剛剛加入牛奶的咖啡一樣( 圖2 1 ) 。這樣 的不均勻結(jié)構(gòu)會(huì)反射一部分入射光。x m 級(jí)的結(jié)構(gòu)如析晶，氣泡等也會(huì)反射一部 分入射光( 圖2 - 1 ) 。這些反射對(duì)波長(zhǎng)是無(wú)選擇性的，即反射的是白光 6 4 1 。本文將 這部分反射稱為內(nèi)反射。這種結(jié)構(gòu)在金相顯微鏡照片中很明顯( 圖2 6 ) 。這是由 絲型登堡壟絲 于金相顯微鏡是光學(xué)顯微鏡，樣品光學(xué)性質(zhì)的差異可以表現(xiàn)的很清楚。圖中的黑 色圓斑是氣泡，由于被切開(kāi)后成了一個(gè)凹面鏡，在入射光的照射下匯聚，所以威 了一個(gè)黑斑，在中間有一個(gè)亮斑。 圖2 - 2 氣泡層 圖2 - 3 分相層 表2 - 1 中給出了藍(lán)色系鈞釉成分的平均值，該成份是由質(zhì)子激發(fā)x 射線熒光 分析得出的。鈞釉的主要成分是氧化硅，氧化鋁和氧化鈣，也含有少量的過(guò)渡金 屬元素。這些過(guò)渡元素的價(jià)電子在不同能級(jí)間躍遷，由此引起對(duì)可見(jiàn)光的選擇性 吸收，導(dǎo)致著色【卅。這也是鈞釉呈色的一個(gè)重要原因。而且同一元素的不同價(jià) 態(tài)的呈色也不一樣，所以燒成時(shí)的氣氛對(duì)最終的顏色有很大影響。 不含稀土和過(guò)渡金屬離子等雜質(zhì)的一般氧化物玻璃中，由單鍵氧的最外層電 子激發(fā)，引起的本征吸收在紫外區(qū)的1 5 9 r i m 附近，s i o ，b o 等的共振引起的本 1 6 征吸收在紅外區(qū)8 - 1 0 “m 附近，而玻璃在可見(jiàn)區(qū)沒(méi)有本征吸收。故對(duì)鈞釉的基質(zhì) 本身( 即純凈和顯微結(jié)構(gòu)均勻、無(wú)雜質(zhì)和過(guò)渡元素的理想狀態(tài)下的釉) 不會(huì)對(duì)入 射光產(chǎn)生吸收【3 7 1 。 圖2 4 過(guò)渡層 圖2 - 5 小液滴的粒徑分布 1 7 圖2 擊天藍(lán)釉的金屬顯微鏡照片( 1 0 倍) 表2 - 1 藍(lán)色系鈞釉成分平均值( 質(zhì)量百分比) m s 。a 1 2 0 3 s i 0 2p 2 0 5k 2 0 c a o t i 0 2 m n of e 2 0 3c u op b o l 。9 8 ，9 4 8 87 3 1 6 90 3 8 4 34 0 8 48 6 0 80 2 2 40 0 4 82 3 7 9 o 1 0 2o 0 4 2 在鈞釉中傳播的光會(huì)被散射粒子所散射，這是鈞瓷乳光的來(lái)源。這些光還會(huì) 被大尺寸的不均勻結(jié)構(gòu)內(nèi)反射，從而使這些光中的一部分改變方向，從鈞釉表面 出射，減少了入射深度，減小了吸收，從而提高了鈞釉的色亮度。著色離子的選 擇性吸收是鈞釉呈色的重要因素之一。 2 3 模型 從上述分析可見(jiàn)，鈞釉出射光譜由散射粒子的散射，內(nèi)反射和著色離子的吸 收三部分決定。當(dāng)然，在鈞釉中的不同位置這些因素的影響也是不一樣的。設(shè)想 鈞釉的呈色模型如圖2 7 所示。由于是呈色模型，在以下的討論中只涉及可見(jiàn)光 范圍( 波長(zhǎng)在3 8 0 n m 7 8 0 r i m ) 內(nèi)的情況。 傲射黢予 肉后翌多 肉臂敷射 嘲。 一勰一 一幽 s t 就 入射光 著色塞子鶼爰投 m l 一” 鼉擻 內(nèi)成_ 射 空氣釉坯體 圖2 - 7 鈞釉呈色模型示意圖 入射光首先在空氣和釉的界面s 1 上被界面所反射，由于著色離子分布在釉 中，所以這次反射是白光。入射到釉中的光受到三種作用的影響，散射粒子的散 射，著色離子的吸收和內(nèi)反射。其中前兩者是著色的，后者反射白光只影響色飽 和度。這期間散射粒子的向后散射部分和內(nèi)反射使部分光改變方向后從s 1 面出 射。剩余的入射光到達(dá)釉和坯體的界面s 2 后被s 2 反射或漫反射，再次在釉中 穿行消弱后從s l 面出射。這些出射光對(duì)我們眼睛作用，使我們感受到了顏色。 如果我們能夠從這個(gè)模型計(jì)算出出射光的光譜，那么由色度學(xué)知識(shí)就可以計(jì)算出 出射光的顏色。色度學(xué)計(jì)算方法見(jiàn)附錄ll 明。 2 , 4 本章小結(jié) 鈞釉呈色的物理模型是光入射后被著色離子吸收從而著色但沒(méi)有改變方向， 向時(shí)被散射粒子散射和被析晶、大氣泡等結(jié)構(gòu)所反射( 內(nèi)反射) ，內(nèi)反射和散射 都改變了光的方向，所不同的是散射是波長(zhǎng)的函數(shù)，從而也有著色效果。 1 9 第三章鈞瓷釉中的散射 通過(guò)觀測(cè)鈞釉的顯微結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)鈞瓷中存在著大量的小氣泡和分相小液 滴，分相小液滴是由于鈞瓷在冷卻過(guò)程中的液一液分相造成的i 刪。這些小氣泡和 小液滴的半徑在3 0 r i m 1 0 0 n m ，大多在5 0 r i m 左右。它們對(duì)入