陶 · 瓷
陶瓷一般指陶器和瓷器的合稱。
從“陶”、“瓷”二字的字源看,“陶”字是小丘上有形如燒成用的窯,因此,陶為燒成物之意。“瓷”是指質硬而致密的器物。
就陶瓷的研究進程來看,可簡單概括為以下三個階段
傳統陶瓷階段
遠在幾千年前的新石器時代
我們的祖先就已經用天然黏土作原料,塑造成各種器皿
再在火堆中燒成堅硬的可重復使用的陶器
由于燒成溫度較低,
陶瓷僅是一種含有較多氣孔、質地疏松的未完全燒成制品
中國是世界陶瓷的發展起源,而陶瓷作為中國歷史發展的重要見證,早在公元7000~8000年即新石器時代后期就已經出現。
根據文物發掘和考古研究計算,我國陶瓷的出現可以上溯到距今一萬年左右;
5000年前,燒制陶器的溫度已達950℃,燒陶溫度已達1050℃以上,窯爐內可保持還原氣氛。
半坡氏族就開始用陶刀來收割
“秦磚漢瓦”的再現,是建筑業發展的里程碑。聞名于世的世界“第八奇跡”的秦代兵馬俑群,更是世界之最。
到漢代,各地已設置制陶工場,大量生產陶器,原始陶器品種也大為增多。漢代的綠釉陶器是以銅化合物為著色劑的低溫鉛釉制品。原始瓷器則是以鐵為著色劑的青釉器,是青瓷的前身。
東漢末年,浙江地區陶瓷工藝進步較快,已開始制作瓷胎致密、釉層較厚而光潤美觀的青瓷,此為我國陶瓷歷史上的一個重要轉折。
漢代青瓷
晉朝出現“瓷”字,說明已認識到陶與瓷的區別。
唐代,陶瓷制造業有了更大發展,瓷器的使用已很普遍,以越窯的青瓷(浙江紹興)和刑窯(河北邢臺)為鼎盛時期。
唐代的三彩也很有名,中國瓷器已遠銷非洲和阿拉伯。
宋代以來,我國南北各地的窯業繼承唐代傳統得到極大發展。
從明代開始,江西景德鎮成為我國瓷業的中心,至今仍為我國制造瓷器的重要地區之一。我國是使用高嶺土最早的國家,“高嶺土”起源于景德鎮東郊的高嶺村,至今世界各國在陶瓷學上為專用學名而沿用。“高嶺土”——“瓷器”——“中國”——“China”四者在國際上成了同義詞。
景德鎮古窯
歷史悠久的傳統陶瓷工業,與其它工業相比,發展較慢。
而我國陶瓷原料極其豐富,遍布全國各省。但是,過于由于陶瓷技術一直處于祖傳秘方階段,陶瓷生產多憑經驗,缺乏科學指導,因“神秘的組成”、“難于掌握的火候”而較難獲得較為系統的文字記載。
從原始瓷器的出現到近代的傳統陶瓷,這一階段持續了4000余年。
先進陶瓷階段
20世紀以來,特別是第二次世界大戰之后,隨著人類對宇宙的探索、原子能工業的興起和電子工業的迅速發展,對陶瓷材料,從性質、品種到質量等方面,均提出越來越高的要求。這促使陶瓷材料發展成為一系列具有特殊功能的無機非金屬材料,如氧化物陶瓷、壓電陶瓷、金屬陶瓷等各種高溫和功能陶瓷。
陶瓷研究進入第二個階段——先進陶瓷階段。
在這一階段陶瓷制備技術飛速發展,在成型方面有等靜壓成型、熱壓注成型、注射成型、離心注漿成型、壓力注漿成型等成型方法;
在燒結上則有熱壓燒結、熱等靜壓燒結、反應燒結、快速燒結、微波燒結、自蔓延燒結等。
此時采用的原料已不再使用或很少使用黏土等傳統原料,而已擴大到化工原料和合成礦物,甚至是非硅酸鹽、非氧化物原料,組成范圍也延伸到無機非金屬材料范圍。
先進陶瓷包括結構陶瓷和功能陶瓷
結構陶瓷主要用于耐磨損、高強度、耐熱、耐沖擊、硬質、高剛性、低熱脹性和隔熱等結構材料;
功能陶瓷包括電磁功能、光學功能和生物化學功能等陶瓷材料和制品。
納米陶瓷階段
所謂納米陶瓷,是指顯微結構中的物相就有納米級尺度的陶瓷材料。
它包括晶粒尺寸、晶界寬度、第二相分布、氣孔尺寸、缺陷尺寸等均在納米量級的尺度上。
到20世紀90年代,陶瓷研究已進入第三個階段——納米陶瓷階段。
1985年,美國賴斯大學教授羅伯特?柯爾和理查德?斯莫利以及英國薩塞克斯大學教授哈羅德?克羅托因發現碳60的球狀結構而獲得196年諾貝爾化學獎。
這種酷似足球的碳60球狀結構是一種非常小的顆粒,直徑只有0.7納米。
這是首次測得納米級顆粒,1納米為10的負六次方毫米。假設一根頭發的直徑是0.05mm,我們再把它徑向平均分成5萬根,每一根的厚度差不多就是1納米。這是原子的4倍,比僅5微米的單個細菌直徑還要小。
納米陶瓷是利用納米粉體對現有陶瓷進行改性,通過在陶瓷中加入或生成納米級顆粒、晶須、晶片纖維等,使晶粒、晶界以及他們之間的結合都達到納米水平,使材料的強度、韌性和超塑性大幅度提高。
納米陶瓷具有優良的室溫和高溫力學性能、抗彎強度、斷裂韌性,使陶瓷具有像金屬一樣的柔韌性和可加工性。
納米陶瓷是當今陶瓷材料研究中一個十分重要的發展趨向,它將促使陶瓷材料的研究從工藝到理論、從性能到應用都提高到一個嶄新的階段。
在工業領域,從管件到泵閥類產品,納米陶瓷材料憑借優良的性能,開始逐步替代金屬材料產品,在未來,納米陶瓷的開發和應用空間會越來越廣闊,新型材料的大門才剛剛打開。
END
陶瓷本身的發展也同樣經歷了一個漫長的歷史時期,這一演變過程是人類文明發展的一個縮影,也是科學技術進步與需求相促成的。
從采用原料和煅燒溫度來看就十分清晰這一發展過程。
但是從西方工業革命以來,迅速發展的科學技術,大大加速了生產力發展和人類生活質量的迅猛提高,尤其是近代高科技對新材料提出了更多需求。
中國在這段歷史時期,由于長期封建和半殖民地社會,經濟發展遠遠落后于西方;同樣反映在新材料的開發上,陶瓷也不例外
作為近代新材料發展的標志是單晶硅、光導纖維、超導材料等,它們分別對微電子、通訊、能源、交通(航空航天)和國防建設起了巨大推動作用,具有劃時代意義。而陶瓷,在這些領域,也會有越來越廣闊的未來。
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