陶瓷新材料的研制

邵宏

摘要：通過對陶瓷粘土及釉料基礎(chǔ)工藝的探索，提升對陶瓷藝術(shù)制備的認知和探索。傳承傳統(tǒng)工藝與現(xiàn)代科技工藝結(jié)合，實踐中建立起數(shù)據(jù)，形成材料與工藝的體系，創(chuàng)作出當(dāng)代陶瓷工藝美術(shù)新篇章。

關(guān)鍵詞：陶瓷材料的制備工藝;粘土制備、釉料制備、成型技術(shù)

引言

距今約一萬年前后，人類進入了新石器時代，這是人類歷史上非常重要的時期。陶器的產(chǎn)生標(biāo)志著人類文化和科技發(fā)展史上的一次大飛躍。恩格斯曾說過：“人類野蠻時代的低級階段是從學(xué)會制陶開始的”。

中國陶瓷的發(fā)展大致可分為三個階段：陶器階段：新石器時期至秦;原始瓷器階段：漢至?xí)x;瓷器階段：晉至今。

陶瓷的制造工藝和原材料選擇的改進也經(jīng)歷了三個突破：首先是選擇原料，精致材料與配方穩(wěn)定;其次，燒制窯爐的改進與燒制溫度的提高;最后是釉料的研發(fā)與科學(xué)的使用。

古時由于陶瓷工藝多以工匠私下傳授為主，沒有能夠上升為一門科學(xué)，19世紀(jì)末西方陶瓷制造業(yè)逐漸發(fā)展，中國的陶瓷制造業(yè)此時期相對發(fā)展緩慢，伴隨著現(xiàn)代物理學(xué)與化學(xué)體系的完善，同時空間技術(shù)和原子能工業(yè)的興起，電子和信息工業(yè)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)的先進，在陶瓷現(xiàn)代藝術(shù)領(lǐng)域迫切需要：性能優(yōu)良的新型陶瓷材料的出現(xiàn)原始陶瓷材料多采用天然材料制成的硅鹽陶瓷。由于原料成分不穩(wěn)定，雜質(zhì)多，不能控制作品成型的組成、結(jié)構(gòu)和性能，因此難以滿足各種藝術(shù)表現(xiàn)的需要采用化學(xué)分析和物理方法制備工藝可控制純度或高純材料得以實現(xiàn)，在原有硅酸鹽陶瓷基礎(chǔ)上，各種新型現(xiàn)代陶瓷材料必將應(yīng)運而生。

一 陶瓷的定義

1 傳統(tǒng)陶瓷（硅酸鹽陶瓷）：使用粘土類及其它天然礦物原料經(jīng)過粉碎加工、成型、煅燒過程而得到的制品。

2 新型陶瓷：性能特殊，在電子、航空、航天、環(huán)境、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有廣泛用途的陶瓷材料。

3 現(xiàn)代陶瓷：采用高度精選的原料，具有能精確控制的化學(xué)成分組成，按照便于控制的制造技術(shù)加工，便于進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，并具有優(yōu)異特性的陶瓷。

4 結(jié)構(gòu)陶瓷：是指能夠為工和結(jié)構(gòu)材料使用的陶瓷。它具有高強度、高硬度、耐高溫、耐磨損、抗氧化，抗熱震等特性的高科技陶瓷。

5 功能陶瓷：指在中側(cè)重其力學(xué)性能（如電、磁、光、熱、化學(xué)和生物等方面的性能以及核性能，對氣體的敏感性能等）的陶瓷材料工業(yè)陶瓷。

二 陶瓷材料的分類

傳統(tǒng)陶瓷（硅酸鹽陶瓷）分類：

1 陶器：結(jié)構(gòu)不致密，斷面粗糙，敲擊聲渾濁。

2 瓷器：結(jié)構(gòu)致密，細膩，斷面呈石狀或貝殼狀，敲擊聲清脆。

現(xiàn)代特種陶瓷的分類：

3 功能陶瓷：電、磁、聲、化學(xué)、生物學(xué)等性能。

4 結(jié)構(gòu)陶瓷：耐磨、耐腐蝕、抗高溫、耐熱、高強等能使其在結(jié)構(gòu)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

5 其它陶瓷：高熔點氧化物陶瓷（A1203，ZrO2，V02等）

碳化的陶瓷（Sic，Wc，TIC，BC等）

硼化物陶瓷（ZrB2）

氮化物陶瓷（Si3N4，BN，ZrN等）

硅化物陶瓷（MoSi2，ZrSi）

三 陶瓷材料的性能及特征

陶瓷的區(qū)別在于坯體的孔隙度，即吸水率。取決于原料和燒結(jié)的溫度（見表1）。

四 陶瓷材料制作過程

粘土坯料制作過程：原料采集、粉碎、水簸、陳腐、練泥、成型、裝飾、素?zé)?/p>

釉料制作過程：原料采集、粗碎、研磨、過篩、攪拌、配制。

五 陶瓷的種類

粘土是一種富于多樣性的材料，它可以被塑造成任何可想象的形態(tài)，之后在高溫下變?yōu)橛篮愕男螒B(tài)。陶瓷種類涵蓋了家居器皿、裝飾藝術(shù)品、珠寶、燈具、牙科甚至航天飛機的零部件等。在藝術(shù)家工作室里，大至可歸于以下幾類：

①餐具：具有使用性，強調(diào)其功能。

②容器：容納的感覺，可以具有功能性，也可以不具有。

③裝飾品：表面與形體、形態(tài)之間的關(guān)系。

④形體：作品涉及的形態(tài)，可以是人、動物、植物或其它。

⑤雕塑：用三維形態(tài)對創(chuàng)意想法進行表述，雕塑通常不具有功能性而具有視覺性和美感。

⑥裝置：表達物體與環(huán)境之間的關(guān)系。

六 坯體粘土材料的種類

可供陶瓷藝術(shù)工作者使用的粘土有很多種，它們各有優(yōu)點與局限性，比如說使用哪一種操作方法，作品是是否具有裝飾性，功能性或雕塑感，選用的粘土需要考慮哪種類型。

①低溫土：燒制溫度低于1000℃的粘土，包括含鐵量高的粘土，當(dāng)燒制溫度高于1100℃時低溫土熔化為液體，這種粘土往往用于熏燒或坑燒。

②赤陶土：（又稱紅陶土）具有可塑性和多樣性。鐵含量高（在5%-8%）燒制溫度1000℃-1150℃之間，略帶橙色的紅褐色。傳統(tǒng)上，赤陶土被用于制作實用器物，如水罐、花盆、屋瓦等。

③陶土：易于操作且具有廣泛的加工性，可塑性，素?zé)郎囟?080℃-1120℃之間。素?zé)筇胀烈廊挥捕容^低且多孔。如涂滿釉料在燒制1050℃-1150℃使之不漏水。

④炻器土：一種強度較硬的材料，抗劃痕且防滲漏。是制造家用器具和戶外雕塑的好材料。燒制溫度1200℃-1300℃，適用于氧化或還原燒制。（水缸、砂鍋）。

⑤瓷土：瓷土源于2000多年前的中國，又名高嶺土，可制作出與眾不同的白色透明胎體。燒制溫度1260℃-1300℃之間，還原反應(yīng)后，可產(chǎn)生一種冰質(zhì)玉質(zhì)色調(diào)。

⑥紙粘土：是由碎紙漿與粘土混合而成，由于紙漿加強了粘土的強度，因此可被加工的極薄，燒制后，紙的成分被燒掉，留下了精致的瓷的成分。

⑦磚粘土：一咱粗糙的材料，適用于手工用印坯成型，這種粘土常常在本地挖掘，由此可以產(chǎn)生地域性獨特的鐵含量高的顏色。一般情況下，磚粘土燒制溫度與陶土一致。

⑧彩色粘土：可以簡單的添加某一特定量的金屬氧化物或著色劑于白色粘土中而形成的彩色粘土。

⑨風(fēng)干粘土：風(fēng)干粘土無需燒制，在粘土加入棉與紙漿，風(fēng)干后在其表面刷上一層清漆用于密封，也可用丙烯顏料或油漆進行裝飾，不具有功能性作品使用。

七 粘土的配方

用原料粉混制粘土的好處在于可使制作者根據(jù)需要制做自己的配方，并創(chuàng)作出獨特的作品（例如：50%的瓷土與50%的陶石陶渣）。

①赤陶土、紅陶土：燒制溫度1080℃

粉狀紅粘土100%

②氧化炻器：燒制溫度：1280℃

耐火土：50%

瓷土：30%

正長石：10%

石英：5%

煅燒瓷土或陶渣：5%

③還原炻器：燒制溫度：1280℃

耐火土：40%

砹球土：60%

④瓷土：燒制溫度：1280℃

高嶺土：50%

正長石：25%

石英：20%

膨潤土：5%

⑤鹽/木燒土：燒制溫度：1300℃

球土：50%

摻有陶渣的炻器土：50%

⑥樂燒土：燒制溫度：1000℃

耐火土：55%

球土：25%

陶渣：20%

八 藝術(shù)陶瓷成型的技術(shù)

粘土成型是一種古老的加工方法，起源于史前，用手壓、擠、滾粘土是人類的本能，以下介紹幾種常用的陶瓷制做工藝技術(shù)。

①捏塑成型：用食指和大拇指輕輕的捏壓粘土使之成型。

②泥條盤筑成型：條狀的粘土又稱泥條，用手搓或者壓出，連接后形成器型。

③泥板成型：用搟面杖或泥板機，將粘土壓成扁平的泥板，半干狀時，切割泥板組裝成一個全新的形態(tài)。

④拉坯成型：使用手動或電動拉坯機，在內(nèi)外力的作用下，將粘土拉制成型的方法。

⑤模壓成型：通過模沖，對裝在鋼模內(nèi)的粉體施加一定壓力，壓制成一定開關(guān)和尺寸的坯體，缷壓后，坯塊從陰模中脫出，一般會形成密度梯度分布（單向和雙向壓制）。

⑥注漿成型：選擇適當(dāng)?shù)姆葱跄齽┖蛻腋∫海瑢⒎蹱钤现瞥赡酀{，澆注到多孔吸水性的模具中（石膏模），通過毛細管力或者外加壓力使溶劑排出，泥漿料即干涸成型的陶瓷坯體。

⑦印坯成型：當(dāng)粘土濕潤時，可以使用模具印出想要的形態(tài)。通過模具可以壓成內(nèi)部的外形（陰模）或外部形態(tài)（陽模）。

九 陶瓷發(fā)展前景

互聯(lián)網(wǎng)信息、能源、新材料被譽為當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的三大支柱。先進陶瓷作為一種新材料，以其優(yōu)異的性能在材料領(lǐng)域獨樹一幟，受到人們的高度重視，現(xiàn)代陶瓷藝術(shù)工作者應(yīng)在材料與科學(xué)技術(shù)方面跟上時代，結(jié)合科技，高度重視材料改造。在未來的陶瓷藝術(shù)中將發(fā)揮顯著的作用。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，可以預(yù)見，陶瓷材料在21世紀(jì)必將獲得驚人的發(fā)展，展望未來陶瓷材料將在以下幾個方面獲得重大突破，對現(xiàn)代科技發(fā)展和人類社會的進步作出貢獻。

①納米陶瓷：是陶瓷材料的一個分支，指平均晶粒尺寸小于100的陶瓷材料。

②生物陶瓷：是指直接用于人體或者人體相關(guān)的生物、醫(yī)用、生物化學(xué)等領(lǐng)域的陶瓷材料產(chǎn)。

③信息陶瓷：與信息技術(shù)相關(guān)的陶瓷材料，包括絕緣陶瓷、電子陶瓷、敏感陶瓷、磁性陶瓷等。

藝術(shù)當(dāng)承隨時代，傳統(tǒng)工藝陶瓷技術(shù)，國之瑰寶，要繼承，必創(chuàng)新，改革思想，改造材料，結(jié)合需要轉(zhuǎn)化知識結(jié)構(gòu)，陶藝工作者不進則退，做個科學(xué)工匠，為人類的進步做出貢獻。