你不知道的 “陶瓷” 进化史

陶瓷在人类生活和社会建设中是不可缺少的材料，它和金属材料、高分子材料并列为当代三大固体材料。从传统陶瓷到现代先进陶瓷，经历了上万年的发展历程，今天我们就把这个过程梳理梳理。

陶 · 瓷

陶瓷一般指陶器和瓷器的合称。

从“陶”、“瓷”二字的字源看，“陶”字是小丘上有形如烧成用的窑，因此，陶为烧成物之意。“瓷”是指质硬而致密的器物。

陶器从物理性质看，陶器通常有一定的吸水率，断面粗糙无光，不透明，用手敲之，声音混浊，有的无釉，有的施釉。

瓷器而瓷器的坯体致密，基本上不吸水，有一定的半透明性，通常都施有釉层，用手敲之，声音清脆。

炻（shi）器还有一种介于陶器与瓷器之间的一类物品，坯体较致密，吸水率小，颜色有深有浅，但缺乏半透明性，这类称为炻（shi）器成原始瓷器，或称石胎瓷。

就陶瓷的研究进程来看，可简单概括为以下三个阶段

传统陶瓷阶段

远在几千年前的新石器时代

我们的祖先就已经用天然黏土作原料，塑造成各种器皿

再在火堆中烧成坚硬的可重复使用的陶器

由于烧成温度较低，

陶瓷仅是一种含有较多气孔、质地疏松的未完全烧成制品

中国是世界陶瓷的发展起源，而陶瓷作为中国历史发展的重要见证，早在公元7000~8000年即新石器时代后期就已经出现。

根据文物发掘和考古研究计算，我国陶瓷的出现可以上溯到距今一万年左右；

5000年前，烧制陶器的温度已达950℃，烧陶温度已达1050℃以上，窑炉内可保持还原气氛。

半坡氏族就开始用陶刀来收割

“秦砖汉瓦”的再现，是建筑业发展的里程碑。闻名于世的世界“第八奇迹”的秦代兵马俑群，更是世界之最。

到汉代，各地已设置制陶工场，大量生产陶器，原始陶器品种也大为增多。汉代的绿釉陶器是以铜化合物为着色剂的低温铅釉制品。原始瓷器则是以铁为着色剂的青釉器，是青瓷的前身。

东汉末年，浙江地区陶瓷工艺进步较快，已开始制作瓷胎致密、釉层较厚而光润美观的青瓷，此为我国陶瓷历史上的一个重要转折。

汉代青瓷

晋朝出现“瓷”字，说明已认识到陶与瓷的区别。

唐代，陶瓷制造业有了更大发展，瓷器的使用已很普遍，以越窑的青瓷（浙江绍兴）和刑窑（河北邢台）为鼎盛时期。

唐代的三彩也很有名，中国瓷器已远销非洲和阿拉伯。

宋代以来，我国南北各地的窑业继承唐代传统得到极大发展。

从明代开始，江西景德镇成为我国瓷业的中心，至今仍为我国制造瓷器的重要地区之一。我国是使用高岭土最早的国家，“高岭土”起源于景德镇东郊的高岭村，至今世界各国在陶瓷学上为专用学名而沿用。“高岭土”——“瓷器”——“中国”——“China”四者在国际上成了同义词。

景德镇古窑

历史悠久的传统陶瓷工业，与其它工业相比，发展较慢。

传统陶瓷这一阶段的陶瓷都是以黏土为主要原料，与其他天然矿物原料经粉碎混炼→成型→煅烧等过程制成的，如我们常见的日用陶瓷、建筑陶瓷、电瓷等传统陶瓷。

而我国陶瓷原料极其丰富，遍布全国各省。但是，过于由于陶瓷技术一直处于祖传秘方阶段，陶瓷生产多凭经验，缺乏科学指导，因“神秘的组成”、“难于掌握的火候”而较难获得较为系统的文字记载。

有关记载满誉全球的“瓷部”（景德镇）瓷业生产的最早文献是明代宋应星的《天工开物》，随后有清初唐英的《陶冶图说》，朱琰的《陶说》等书，但都不详。

 《天工开物》记载的陶瓷工艺

从原始瓷器的出现到近代的传统陶瓷，这一阶段持续了4000余年。

先进陶瓷阶段

20世纪以来，特别是第二次世界大战之后，随着人类对宇宙的探索、原子能工业的兴起和电子工业的迅速发展，对陶瓷材料，从性质、品种到质量等方面，均提出越来越高的要求。这促使陶瓷材料发展成为一系列具有特殊功能的无机非金属材料，如氧化物陶瓷、压电陶瓷、金属陶瓷等各种高温和功能陶瓷。

陶瓷研究进入第二个阶段——先进陶瓷阶段。

在这一阶段陶瓷制备技术飞速发展，在成型方面有等静压成型、热压注成型、注射成型、离心注浆成型、压力注浆成型等成型方法；

在烧结上则有热压烧结、热等静压烧结、反应烧结、快速烧结、微波烧结、自蔓延烧结等。

此时采用的原料已不再使用或很少使用黏土等传统原料，而已扩大到化工原料和合成矿物，甚至是非硅酸盐、非氧化物原料，组成范围也延伸到无机非金属材料范围。

因此，我们可认为，广义的陶瓷概念已是用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品的统称。
先进陶瓷包括结构陶瓷和功能陶瓷

结构陶瓷主要用于耐磨损、高强度、耐热、耐冲击、硬质、高刚性、低热胀性和隔热等结构材料；

功能陶瓷包括电磁功能、光学功能和生物化学功能等陶瓷材料和制品。

目前我国传统陶瓷（采用天然无机原料）由于原料特性、多年发展起来的操作技巧，并结合历代社会风尚与装饰、趣好等，形成丰富多彩的中国陶瓷特色。

而先进陶瓷（大都用人工合成原料）则由于近百年来我国处于半殖民地、半封建之时，加上解放前长期内战与内耗，新型陶瓷工业落后于其他先进国家。近百年来，国外许多学者重视陶瓷研究，取得许多可贵成果，对于我国的陶瓷生产、研究和应用具有一定的推动作用。

纳米陶瓷阶段

所谓纳米陶瓷，是指显微结构中的物相就有纳米级尺度的陶瓷材料。

它包括晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔尺寸、缺陷尺寸等均在纳米量级的尺度上。

到20世纪90年代，陶瓷研究已进入第三个阶段——纳米陶瓷阶段。

那什么是纳米呢

1985年,美国赖斯大学教授罗伯特・柯尔和理查德・斯莫利以及英国萨塞克斯大学教授哈罗德・克罗托因发现碳60的球状结构而获得196年诺贝尔化学奖。

这种酷似足球的碳60球状结构是一种非常小的颗粒，直径只有0.7纳米。

这是首次测得纳米级颗粒，1纳米为10的负六次方毫米。假设一根头发的直径是0.05mm,我们再把它径向平均分成5万根，每一根的厚度差不多就是1纳米。这是原子的4倍,比仅5微米的单个细菌直径还要小。

纳米陶瓷是利用纳米粉体对现有陶瓷进行改性,通过在陶瓷中加入或生成纳米级颗粒、晶须、晶片纤维等,使晶粒、晶界以及他们之间的结合都达到纳米水平,使材料的强度、韧性和超塑性大幅度提高。

纳米陶瓷具有优良的室温和高温力学性能、抗弯强度、断裂韧性,使陶瓷具有像金属一样的柔韧性和可加工性。

纳米陶瓷是当今陶瓷材料研究中一个十分重要的发展趋向，它将促使陶瓷材料的研究从工艺到理论、从性能到应用都提高到一个崭新的阶段。

在工业领域，从管件到泵阀类产品，纳米陶瓷材料凭借优良的性能，开始逐步替代金属材料产品，在未来，纳米陶瓷的开发和应用空间会越来越广阔，新型材料的大门才刚刚打开。

END

陶瓷本身的发展也同样经历了一个漫长的历史时期，这一演变过程是人类文明发展的一个缩影，也是科学技术进步与需求相促成的。

从采用原料和煅烧温度来看就十分清晰这一发展过程。

 从整个人类文明史与材料发展关系来看，中国一直是世界文明发展的重要开拓者。例如青铜器和瓷器都是始于中国，对人类历史起了巨大推动作用。
但是从西方工业革命以来，迅速发展的科学技术，大大加速了生产力发展和人类生活质量的迅猛提高，尤其是近代高科技对新材料提出了更多需求。

中国在这段历史时期，由于长期封建和半殖民地社会，经济发展远远落后于西方；同样反映在新材料的开发上，陶瓷也不例外

作为近代新材料发展的标志是单晶硅、光导纤维、超导材料等，它们分别对微电子、通讯、能源、交通（航空航天）和国防建设起了巨大推动作用，具有划时代意义。而陶瓷，在这些领域，也会有越来越广阔的未来。

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