作者:Weidong Li 来源:《科学报告》 发布时间:2014-9-1 17:45:37
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宋代建盏中发现罕见的epsilon-Fe2O3

 

中国古代建窑黑釉盏为北宋帝王所赏识,用作隆重赐茶专用的茶具。“忽惊午盏兔毛斑,打出青瓮鹅儿酒”、“鹰爪新茶蟹眼汤,松风鸣雪兔毫霜”表达了著名诗人苏轼和杨万里对建盏的嘉许。这一件件拥有精美纹样的建盏是在龙窑里烧成的,质朴的黑釉与自然天成的条纹或斑点有机结合,被美国密歇根大学教授James Plumer誉为“Chinas Great yet humble ware(中国伟大却又含蓄的器物)”。珍贵的建盏有兔毫盏、油滴盏、鹧鸪斑盏等种类。建盏在流传到日本后被称为天目盏,特别是保存在日本的曜变天目盏更是享有天下神品的美誉。由于建盏的制作工艺失传,更为其蒙上了一层神秘的面纱。

日本名古屋大学的山崎一雄教授从1952年起开始研究建盏,对珍藏在日本的曜变天目碗用放大镜和显微镜进行了鉴别,并对James Plumer在1935年收集的建窑残片进行了化学分析,开创了建盏科学研究之先河;中国科学院上海硅酸盐研究所自20世纪80年代至今与福建博物院合作,对建盏进行了系统研究,李伟东等细致表征了建盏黑釉的显微结构,并指出釉面条纹或斑点的形成是氧化铁因过饱和在釉表面析晶所致。

为了进一步探索古陶瓷极品宋代建盏所蕴涵的科学规律,近年来上海硅酸盐所研究员、古陶瓷科学研究国家文物局重点科研基地副主任李伟东,联合美国劳伦斯伯克利国家实验室及中科院上海微系统与信息技术研究所研究员刘志,合作领导一支国际团队,借助同步辐射微束X射线衍射谱、同步辐射X射线吸收谱和显微拉曼光谱等先进表征方法,对建盏兔毫釉和油滴釉进行了多手段研究。研究结果令人吃惊,首次发现在银色油滴中的氧化铁析晶是高纯度的罕见的epsilon-Fe2O3晶相,在棕色兔毫中有epsilon-Fe2O3与赤铁矿晶相共存。这一发现推进了人们对建盏精美釉面条纹和斑点来源的认知,同时对相似烧成条件下其它瓷器的釉析晶及呈色提供了一个新的研究角度和比较标准。

该研究成果今年5月在《科学报告》发表后,得到国内外多家媒体报道,比如《文汇报》、美国陶瓷学会期刊Ceramic Tech Today、美国考古学会期刊Archaeology Magazine、美国Lawrence Berkeley National Laboratory、sci-news.com、livescience.com、ancient origin等等。

亚稳态的epsilon-Fe2O3在1934年首先被发现,但其晶体结构直至近10年才被明确表征。epsilon-Fe2O3具有非常优异的磁性,是一种具有诱人应用前景的电磁材料,这类材料的最终应用目标是更节能的计算机、存储量更大更便宜的存储介质,更小的手机等。遗憾的是,现代制备技术目前只能得到纳米尺度的epsilon-Fe2O3晶体,而且很难得到不含杂相的epsilon-Fe2O3,严重阻碍了其制备和应用进程。在油滴釉中发现大尺寸高纯度epsilon-Fe2O3单晶,将对于真正理解为什么epsilon-Fe2O3具有高的矫顽力有很大帮助。

研究表明,建盏制备所用的高铁粘土及龙窑中的特殊温度和气氛条件,导致了epsilon-Fe2O3的形成,它并不是一个偶然的副产品,虽然古代窑工并不懂得其中蕴含的科学原理。亚稳态的epsilon-Fe2O3有苛刻的生长条件:高温、低氧分压,古代柴烧龙窑的整体或局部还原气氛使其得到满足。科学家目前的任务是优化制备条件,以获得无杂相的epsilon-Fe2O3,所制备的epsilon-Fe2O3应具有优异的磁性、预期的晶体尺寸和形貌、好的稳定性。建盏的制备工艺无疑将给epsilon-Fe2O3的现代优化制备提供有益的启示和积极的推动,这正是1000年前的古人给予我们的馈赠!

上海硅酸盐所还进行了实验考古学研究,通过陶瓷原料组成及窑炉温度和气氛的控制,成功验证和再现了宋代建盏的科学规律和艺术魅力,同时为epsilon-Fe2O3的优化制备提供了新的研究思路和有益的启示,这正是古为今用的绝好例证,也赋予建盏这一伟大而又含蓄的器物一层新的涵义。

 
 
 
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