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砂与火的艺术
——玻璃的前世今生

2022-11-03本刊综合

发明与创新 2022年31期
关键词:硅酸盐玻璃工艺

◆本刊综合

玻璃是人们日常生活中一种常见的材质,它与陶瓷一样,都是人类通过高温将天然物质转变为人工合成新物质的最早创造物,是人类文明发展的载体之一。

图1 古老的玻璃制作工艺(图/新华社 阿马尔 摄)

玩出砂与火的新花样

玻璃发源于距今4000多年前的两河流域,是人类发明的最古老的人造材料之一。在现代人的眼中,玻璃较廉价,但在古代,玻璃是少数人才能使用的奢侈品。

玻璃结构并不十分稳定,在一定温度区域内具有可塑性。人们利用含二氧化硅的矿石作熔制玻璃的主要原料,通过加入各种助熔剂降低熔点,加热到1000 ℃以上熔化为玻璃液后,在冷却过程中通过压型、吹制、抽拉等不同塑性成型的方法制成各种玻璃器物,这种加工过程被称为“砂与火的艺术”。

玻璃的发展壮大要归功于古罗马人的创造,他们在制作玻璃的过程中加入适量二氧化锰制成了无色玻璃,并发明了玻璃吹制工艺,将其制成各类容器。透明玻璃制成的容器便于观赏五光十色的佳酿,开始受到人们的关注并逐渐被推广开来。透明玻璃的运用,也正是人类大部分玻璃制品功能得以实现的基础。

图2 应用在建筑中的彩色绘画玻璃(图/图虫创意)

中世纪的西欧继承并发展了古罗马人的玻璃技术,由于西欧气候寒冷,人们为了采光与保暖,将透明玻璃大量运用在建筑上。随后,还在玻璃的制作中“玩”出了更多新花样,例如给玻璃染上颜料并绘制成各种彩色的图案。这些彩色绘画玻璃被大量用在了西方建筑中,形成了当时极具代表性的建筑风格。

随着越来越多新型玻璃的成功研制,人类很快发明并制作出望远镜、温度计、显微镜等,促成了很多重要的科学发现。此后,随着玻璃生产的工业化和规模化,各种用途和各种性能的玻璃相继问世。

“舶”出中国特色

我国最早的关于玻璃的文献记载出自战国时期《尚书·禹贡》一书,书中将玻璃称为“璆琳”,其本意指美玉,后也成为玻璃的美称。

铅钡硅酸盐玻璃是我国古代最独特的玻璃系统,它们以氧化铅、氧化钡为主要助熔剂,其主要原料为石英砂、方铅矿、重晶石、硝石等。人们通过借鉴青铜器制作工艺,采用压铸成型等方法制成各种玻璃器物,同时,铅钡硅酸盐玻璃也是当时仿玉材质的主要替代品。

战国中晚期,铅钡硅酸盐玻璃以楚文化地域为生产中心开始大量出现,人们将其制成璧、剑饰、印章等装饰品。在西汉时期,还制作出玻璃盘、玻璃耳杯、玻璃衣片、玻璃耳珰等各种日用品和工艺品。东汉以后,玻璃仿玉之风不再盛行,高铅硅酸盐玻璃逐渐成为中国自制玻璃的主流。

图3 东汉时期与罗马玻璃成分相符的钠钙玻璃杯(图/中国国家博物馆 馆藏)

魏晋南北朝时期,随着玻璃器皿大量涌入我国,玻璃吹制技术也得以发展。吹制而成的高铅硅酸盐玻璃器皿成了我国另一种特有的古代玻璃。由于高铅硅酸盐玻璃对熔炼用的容器坩埚腐蚀性较大,人们又研制了钾铅硅酸盐玻璃。清代是我国古代玻璃制造的鼎盛时期,玻璃器形兼采玉器、瓷器等各种工艺器形并有所创造,如玻璃水丞、鱼缸、笔筒等。

这些颇具中国特色的古代玻璃在不同时期被制成各种精美器物,成为我国古代文化、艺术、工艺的载体之一,先后被传至周边国家和地区,成为中外文化交流的见证者。

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