陶瓷新材料的研制

邵宏

摘要：通过对陶瓷粘土及釉料基础工艺的探索，提升对陶瓷艺术制备的认知和探索。传承传统工艺与现代科技工艺结合，实践中建立起数据，形成材料与工艺的体系，创作出当代陶瓷工艺美术新篇章。

关键词：陶瓷材料的制备工艺;粘土制备、釉料制备、成型技术

引言

距今约一万年前后，人类进入了新石器时代，这是人类历史上非常重要的时期。陶器的产生标志着人类文化和科技发展史上的一次大飞跃。恩格斯曾说过：“人类野蛮时代的低级阶段是从学会制陶开始的”。

中国陶瓷的发展大致可分为三个阶段：陶器阶段：新石器时期至秦;原始瓷器阶段：汉至晋;瓷器階段：晋至今。

陶瓷的制造工艺和原材料选择的改进也经历了三个突破：首先是选择原料，精致材料与配方稳定;其次，烧制窑炉的改进与烧制温度的提高;最后是釉料的研发与科学的使用。

古时由于陶瓷工艺多以工匠私下传授为主，没有能够上升为一门科学，19世纪末西方陶瓷制造业逐渐发展，中国的陶瓷制造业此时期相对发展缓慢，伴随着现代物理学与化学体系的完善，同时空间技术和原子能工业的兴起，电子和信息工业的发展，互联网的先进，在陶瓷现代艺术领域迫切需要：性能优良的新型陶瓷材料的出现原始陶瓷材料多采用天然材料制成的硅盐陶瓷。由于原料成分不稳定，杂质多，不能控制作品成型的组成、结构和性能，因此难以满足各种艺术表现的需要采用化学分析和物理方法制备工艺可控制纯度或高纯材料得以实现，在原有硅酸盐陶瓷基础上，各种新型现代陶瓷材料必将应运而生。

一 陶瓷的定义

1 传统陶瓷（硅酸盐陶瓷）：使用粘土类及其它天然矿物原料经过粉碎加工、成型、煅烧过程而得到的制品。

2 新型陶瓷：性能特殊，在电子、航空、航天、环境、生物医学等领域有广泛用途的陶瓷材料。

3 现代陶瓷：采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学成分组成，按照便于控制的制造技术加工，便于进行结构设计，并具有优异特性的陶瓷。

4 结构陶瓷：是指能够为工和结构材料使用的陶瓷。它具有高强度、高硬度、耐高温、耐磨损、抗氧化，抗热震等特性的高科技陶瓷。

5 功能陶瓷：指在中侧重其力学性能（如电、磁、光、热、化学和生物等方面的性能以及核性能，对气体的敏感性能等）的陶瓷材料工业陶瓷。

二 陶瓷材料的分类

传统陶瓷（硅酸盐陶瓷）分类：

1 陶器：结构不致密，断面粗糙，敲击声浑浊。

2 瓷器：结构致密，细腻，断面呈石状或贝壳状，敲击声清脆。

现代特种陶瓷的分类：

3 功能陶瓷：电、磁、声、化学、生物学等性能。

4 结构陶瓷：耐磨、耐腐蚀、抗高温、耐热、高强等能使其在结构领域广泛应用。

5 其它陶瓷：高熔点氧化物陶瓷（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

陶瓷的区别在于坯体的孔隙度，即吸水率。取决于原料和烧结的温度（见表1）。

四 陶瓷材料制作过程

粘土坯料制作过程：原料采集、粉碎、水簸、陈腐、练泥、成型、装饰、素烧。

釉料制作过程：原料采集、粗碎、研磨、过筛、搅拌、配制。

五 陶瓷的种类

粘土是一种富于多样性的材料，它可以被塑造成任何可想象的形态，之后在高温下变为永恒的形态。陶瓷种类涵盖了家居器皿、装饰艺术品、珠宝、灯具、牙科甚至航天飞机的零部件等。在艺术家工作室里，大至可归于以下几类：

①餐具：具有使用性，强调其功能。

②容器：容纳的感觉，可以具有功能性，也可以不具有。

③装饰品：表面与形体、形态之间的关系。

④形体：作品涉及的形态，可以是人、动物、植物或其它。

⑤雕塑：用三维形态对创意想法进行表述，雕塑通常不具有功能性而具有视觉性和美感。

⑥装置：表达物体与环境之间的关系。

六 坯体粘土材料的种类

可供陶瓷艺术工作者使用的粘土有很多种，它们各有优点与局限性，比如说使用哪一种操作方法，作品是是否具有装饰性，功能性或雕塑感，选用的粘土需要考虑哪种类型。

①低温土：烧制温度低于1000℃的粘土，包括含铁量高的粘土，当烧制温度高于1100℃时低温土熔化为液体，这种粘土往往用于熏烧或坑烧。

②赤陶土：（又称红陶土）具有可塑性和多样性。铁含量高（在5%-8%）烧制温度1000℃-1150℃之间，略带橙色的红褐色。传统上，赤陶土被用于制作实用器物，如水罐、花盆、屋瓦等。

③陶土：易于操作且具有广泛的加工性，可塑性，素烧温度1080℃-1120℃之间。素烧后陶土依然硬度较低且多孔。如涂满釉料在烧制1050℃-1150℃使之不漏水。

④炻器土：一种强度较硬的材料，抗划痕且防渗漏。是制造家用器具和户外雕塑的好材料。烧制温度1200℃-1300℃，适用于氧化或还原烧制。（水缸、砂锅）。

⑤瓷土：瓷土源于2000多年前的中国，又名高岭土，可制作出与众不同的白色透明胎体。烧制温度1260℃-1300℃之间，还原反应后，可产生一种冰质玉质色调。

⑥纸粘土：是由碎纸浆与粘土混合而成，由于纸浆加强了粘土的强度，因此可被加工的极薄，烧制后，纸的成分被烧掉，留下了精致的瓷的成分。

⑦砖粘土：一咱粗糙的材料，适用于手工用印坯成型，这种粘土常常在本地挖掘，由此可以产生地域性独特的铁含量高的颜色。一般情况下，砖粘土烧制温度与陶土一致。

⑧彩色粘土：可以简单的添加某一特定量的金属氧化物或着色剂于白色粘土中而形成的彩色粘土。

⑨风干粘土：风干粘土无需烧制，在粘土加入棉与纸浆，风干后在其表面刷上一层清漆用于密封，也可用丙烯颜料或油漆进行装饰，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处在于可使制作者根据需要制做自己的配方，并创作出独特的作品（例如：50%的瓷土与50%的陶石陶渣）。

①赤陶土、红陶土：烧制温度1080℃

粉状红粘土100%

②氧化炻器：烧制温度：1280℃

耐火土：50%

瓷土：30%

正长石：10%

石英：5%

煅烧瓷土或陶渣：5%

③还原炻器：烧制温度：1280℃

耐火土：40%

砹球土：60%

④瓷土：烧制温度：1280℃

高岭土：50%

正长石：25%

石英：20%

膨润土：5%

⑤盐/木烧土：烧制温度：1300℃

球土：50%

掺有陶渣的炻器土：50%

⑥乐烧土：烧制温度：1000℃

耐火土：55%

球土：25%

陶渣：20%

八 艺术陶瓷成型的技术

粘土成型是一种古老的加工方法，起源于史前，用手压、挤、滚粘土是人类的本能，以下介绍几种常用的陶瓷制做工艺技术。

①捏塑成型：用食指和大拇指轻轻的捏压粘土使之成型。

②泥条盘筑成型：条状的粘土又称泥条，用手搓或者压出，连接后形成器型。

③泥板成型：用擀面杖或泥板机，将粘土压成扁平的泥板，半干状时，切割泥板组装成一个全新的形态。

④拉坯成型：使用手动或电动拉坯机，在内外力的作用下，将粘土拉制成型的方法。

⑤模压成型：通过模冲，对装在钢模内的粉体施加一定压力，压制成一定开关和尺寸的坯体，缷压后，坯块从阴模中脱出，一般会形成密度梯度分布（单向和双向压制）。

⑥注浆成型：选择适当的反絮凝剂和悬浮液，将粉状原料制成泥浆，浇注到多孔吸水性的模具中（石膏模），通过毛细管力或者外加压力使溶剂排出，泥浆料即干涸成型的陶瓷坯体。

⑦印坯成型：当粘土湿润时，可以使用模具印出想要的形态。通过模具可以压成内部的外形（阴模）或外部形态（阳模）。

九 陶瓷发展前景

互联网信息、能源、新材料被誉为当代科学技术的三大支柱。先进陶瓷作为一种新材料，以其优异的性能在材料领域独树一幟，受到人们的高度重视，现代陶瓷艺术工作者应在材料与科学技术方面跟上时代，结合科技，高度重视材料改造。在未来的陶瓷艺术中将发挥显著的作用。

随着科学技术的不断进步，可以预见，陶瓷材料在21世纪必将获得惊人的发展，展望未来陶瓷材料将在以下几个方面获得重大突破，对现代科技发展和人类社会的进步作出贡献。

①纳米陶瓷：是陶瓷材料的一个分支，指平均晶粒尺寸小于100的陶瓷材料。

②生物陶瓷：是指直接用于人体或者人体相关的生物、医用、生物化学等领域的陶瓷材料产。

③信息陶瓷：与信息技术相关的陶瓷材料，包括绝缘陶瓷、电子陶瓷、敏感陶瓷、磁性陶瓷等。

艺术当承随时代，传统工艺陶瓷技术，国之瑰宝，要继承，必创新，改革思想，改造材料，结合需要转化知识结构，陶艺工作者不进则退，做个科学工匠，为人类的进步做出贡献。