陶瓷中的科学

一个古老的炼金实验室    德意志博物馆

制陶开启了人类通过提升温度改变物质性质的认知。在这种认知下，通过制造各种窑炉具对物质加温，创造了青铜、铁器、石油时代。再对所生产的物质的性质组成、结构变化和应用的实验研究便产生了化学学科。中国长生不老的炼丹术和阿拉伯及欧洲炼金术，也是在人类会制造窑炉及控制温度后才得以实现。

炼金术士的隐秘生活

“化学”一词含义就是炼金术。科学家真正用化学方法研究炼丹和炼金术，便发现是无法实现目标的异想天开的事情。但由此开展的化学方法转而在医药、有机和无机化学、冶金等方面到发挥了重要作用。

油画：伯特格尔向奥古斯特二世讲解炼金

制陶过程中对窑炉中空气的把握，给多空气和给少空气，是现代化学中的三大化学反应之一的氧化还原反应。在空气供给充分而燃烧完全的情况下所产生的一种无烟而透明的火焰称氧化焰。氧化焰，烟囱无烟，燃烧产物主要是CO。

复原的古代柴窑

燃烧过程空气供应不足，使得燃烧不充分的还原反应为还原焰。燃烧的气体中含有CO、H2、CH4。还原气体，火焰中没有或者含有极少量的氧分子，烟囱有烟，浑浊，燃烧产物中含有一定量的可燃物质。还原反应使得陶瓷坯体的氧化铁还原成氧化亚铁。

炼金术使用的各种仪器，感觉就是化学课是吧？

牛顿将几种不同的单色光合成白光，计算出不同颜色光的折射率，精确地说明了色散现象。物质的色彩是不同颜色的光在物体上有不同的反射率和折射率造成的。陶瓷上颜色符合牛顿的“色散现象”物理学中的光学解释。

让欧洲困惑了1000年的高岭土

宋代瓷器釉开片现象实质是瓷胎和瓷釉不同的热胀系数的原因。瓷胎和瓷釉在升温冷却过程中出现收缩系数不一样而造成收缩速度不一样，从而出现瓷釉的裂纹。现代自然学科研究从这种热现象中发现了物质的热胀冷缩原理。科学家利用热胀冷缩原理发明了现代的温度计。

宋哥窑胆瓶开“文武片”

瓷器的耐高温、耐腐蚀、坚固、耐用、绝缘性、洁白、易清洗等化学、物理性能引起科学家的兴趣，并开展对陶瓷材料的研究。发明了许多用于军事、医疗、航空、航天、计算机等新型陶瓷新型材料，1987年有两位科学家还获得了物理学诺贝尔奖金。

陶瓷在汽车发动机上的应用

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