顶杆热膨胀法测定古陶瓷烧成温度的应用研究

目前,顶杆热膨胀法在测定古陶瓷烧成温度中应用最为广泛。本研究首先对该方法研究现状进行了详细梳理,再通过中国古代陶器、白瓷、黑瓷的具体应用实例,详细分析了它们的热膨胀曲线特征,并结合对高铁胎的模拟实验研究,提出应从800℃以下的早期低温陶器样品、800℃以上且具有明显收缩转折点样品和高温没有收缩只有膨胀转折点样品这3种类型来进行具体分析。利用切线计算烧成温度只有在800℃以上且具有收缩转折点情形下正确率较高,而高温阶段的膨胀转折点温度只能作为参考;同时,也要利用较完整的烧结步骤曲线从化学组成等方面研究其原料特性,并结合吸水率等物理性能指标来进行验证。这些结果为该方法的进一步应用提供了参考依据。

古代陶器残留物及彩绘颜料的测试研究

利用电子探针和X射线衍射分析对山西襄汾陶寺遗址出土的陶器上的残留物和彩绘陶的颜料进行了分析。结果表明,个别标本内壁的灰白色结层是水垢,这是古人使用这些器具炊煮过程中的一些印记;陶寺遗址墓葬出土的彩绘陶本身是一种带黑色陶衣的陶器,其彩绘颜料使用了熟石灰和朱砂。

无机一有机原位复合材料加固保护脆弱陶质文物的研究

摘要：采用分光测色仪、差式扫描量热仪和傅立叶红外光谱仪研究碱催化原位复合纳米级SiO2-丙烯酸酯无机／有机复合材料的颜色、分解温度、分子结构以及耐老化性能等变化，利用扫描电子显微镜考察复合材料无机相和有机相的分散状况；测试将复合材料用于陶质文物样品的抗压强度、透气性、孔分布和微观形貌等加固保护性能。研究结果表明，加入5％-10％正硅酸乙酯材料的复合材料成膜透明，提高原有材料的热稳定性和耐光老化性能，水解缩合形成的纳米级SiO2分布于丙烯酸材料内部，有机材料包覆无机纳米颗粒；复合材料的加入提高了陶质文物样品的力学性能，同时又不堵塞陶胎内部孔隙，使其具有良好的透气性能。

高能偏振能量色散X射线荧光光谱法分析古陶瓷

以国家地质标准样品制作工作曲线,用粉末压片法制样,高能偏振能量色散X射线荧光光谱法测定古陶瓷中包括15种稀土元素在内的56种元素,通过对6个陶瓷胎标准样品分析,结果表明:钪、钒、锰、铬、锌、镓、锗、铷、锶、钇、锆、铌、镉、锡、铯、钡、镧、铈、镨、钕、钆、钬、铒、铥、镱、镥、钍、铀等28种痕量元素测定值均在参考值的不确定度3～4倍范围,其他痕量元素如镍、铜、钼、锑、钐、铕、铽、铪、铅、铋等10种元素合格率为50%～83%。钠、镁、钾、钙、铁的氧化物和钛等6个项目均在允许误差范围内。氯、硫、磷的合格率均为66.6%。二氧化硅和三氧化二铝测定值和波长色散X射线荧光光谱熔融法测定结果相比,绝对误差分别在0.95%～4.46%和0.60%～1.66%之间。

中国古代透明青瓷釉的可控仿制及呈色规律研究

参照中国古代越窑透明青瓷釉的化学组成范围,确定基础釉配方。以氧化铁为着色剂,SiC为还原剂,通过自还原的方法制备了呈色可控的透明青瓷釉。利用分光光度计测定了青瓷釉样品在可见光范围内的吸收光谱,分析了釉反射光谱主波长λd、Fe2+特征吸收峰强度以及还原剂加入量之间的相互关系以及,青瓷釉呈色的变化规律,初步实现了可控呈色青瓷釉的制备。

西安汉墓出土漆陶器的科学研究

采用能量色散X射线荧光(EDXRF)、X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)及电子探针(EPMA)等手段对陕西西安市汉墓出土的陶器残片进行了测试分析,结果表明:这批陶器中有北方汉墓鲜有报道的红色彩绘漆陶器,其红色颜料为较常见的朱砂(HgS)。显微结构研究显示至少存在三种类型的陶器:其一,陶胎上先通体涂绘含高锰和铁化合物的棕黑色陶衣,其中MnO和FeO的质量分数超过20%,后再施红色彩绘层;其二,陶胎上先涂一层薄漆层后再进行彩绘;其三,先在陶胎上做底灰层,再刷一层薄漆,然后进行彩绘。漆层中都存在添加骨灰和石英的现象,漆灰层中有添加高铁物质及黏土的现象,其中FeO的质量分数达22%。研究结果不但扩展了陶器的种类,也为漆陶器的保护提供了科学依据。

“长江口二号”沉船出水青花瓷中的污染物研究

位于长江入海口的“长江口二号”清代沉船是中国目前发现的保存最为完整的古代木制沉船之一,已于2022年11月完成整体打捞。在进行水下考古调查时,沉船出水的部分青花瓷出现的病害现象引起了考古工作者的关注,特别是裂纹中黑色污染物及表面铁锈状污染物对文物的外观产生了很大影响。本工作选取了三件具有典型被污染特征的青花瓷标本作为代表,使用能量色散X射线荧光分析(EDXRF)、光学显微镜(OM)、X射线衍射分析(XRD)、拉曼光谱分析(Raman)和扫描电子显微镜-能谱分析(SEM-EDS)等方法,对污染物进行了研究,探讨了其形成原因以及环境的影响作用,并对其潜在危害进行了分析。研究表明,污染物主要以方解石、菱铁矿等碳酸盐以及铁的氧化物、氢氧化物和硫化物为主。长期处于河口淤泥中的还原性环境是导致菱铁矿和亚稳的铁硫化物形成的原因,船体中铁质构件腐蚀对局部环境的污染是重要的影响因素,这也反映出被污染的青花瓷所处位置和环境的特殊性。出水的部分青花瓷釉中裂纹的形态表明其形成是由物理撞击造成,而釉中硅灰石晶体的选择性腐蚀会导致腐蚀坑的形成,裂纹和腐蚀坑均为外部污染物进入釉层内部提供了通道,导致瓷器劣化。出水后的环境突变可能造成污染物状态改变,并造成釉层的进一步破裂,因此在文物出水后需要着重关注此潜在危害。

邢窑六世纪晚期制瓷原料的同位素和微量元素分析

白瓷的出现是我国陶瓷历史上较为重要的技术突破,白瓷的烧制成功为后世青花瓷、彩绘瓷的繁荣奠定了重要基础,被誉为中国古陶瓷工艺发展史中的“第四里程碑”。因此,关于白瓷起源的问题就成为考古界和科技考古界关注的重要学术问题,而邢窑2012年考古发掘出土的北朝晚期窑炉和器物遗存自然成为研究白瓷起源的重要实物资料。本研究利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和热电离质谱(TIMS)分析技术,对河北内丘城关服务楼窑址出土的北朝晚期至隋朝初期的早期瓷器样品胎釉原料进行分析,为邢窑早期瓷业的发展演变提供科学依据。结果表明邢窑早期瓷胎的微量元素统计模式明显可以分为两类,说明邢窑早期制瓷存在两种不同的胎料来源。邢窑陶工在开发早期白瓷这一新品种的过程中有意识地选择了一种有别于青瓷的更为优质的原料制胎,这种胎料中与锆石、锐钛矿等杂质赋存密切相关的V、Cr、Ni、Nb、Ta、Zr和Hf等微量元素含量普遍小于青瓷胎。锶(Sr)同位素混合模式分析表明,邢窑早期的大部分样品不符合草木灰配以胎料的制釉方式,应该是采用了草木灰混合其他制釉黏土。同时,早期白瓷釉与青瓷釉的锶同位素特征存在一定差异,说明在制作过程中邢窑陶工为了提高釉面白度对制釉工艺也进行了变革,体现了为创烧早期白瓷而做出的努力。这些结果为科学认知邢窑六世纪晚期制瓷原料的特点和来源提供依据,同时也为破解白瓷起源提供新的科技支撑。

中国古代兔毫黑釉瓷的组成及结构

针对宋代建窑、吉州窑、耀州窑的兔毫黑釉瓷样品,采用EDXRF,SEM/EDS,XRD,热膨胀分析等手段研究了胎釉化学组成、显微结构、物相及兔毫形成机理,采用多元统计方法深入探讨了建窑、吉州窑、耀州窑兔毫黑釉瓷的胎、釉化学组成特征,并比较了这3个窑口兔毫黑釉瓷的异同点.

环十二烷在文物保护中的应用进展

由于环十二烷在室温下具有升华性,能够实现可逆去除,并且去除后不会对文物的后续分析和修复产生影响,这一优异性能,使得自1995年环十二烷首次亮相在文物保护领域中后就有了越来越广泛的应用。保护的对象涉及到壁画,纸张,丝织品,陶瓷,彩绘漆器,金属以及考古发掘现场出土的脆弱文物等。首先介绍了环十二烷的物理化学性质,结晶,挥发速度和残留状况。然后,对环十二烷在文物保护领域中已经成功应用的案例进行了综述。最后,对环十二烷的使用安全性进行了总结和概括,发现目前环十二烷的安全性信息并不清晰,建议文物保护工作者在使用的时候需要考虑到环十二烷的安全隐患,采取一定的防护措施。同时,对可能替代环十二烷的一些材料进行了展望。

可溶盐NaCl和CaCl_2对陶质文物的酥粉作用

研究可溶盐NaCl和CaCl_2复合盐破坏陶质文物过程中作用本质,在复合盐溶液的平衡结晶相分析基础上,分析陶质样品中可溶盐溶液的吸收和水分蒸发速率变化,以及采用超景深显微系统、扫描电子显微系统等检测可溶盐NaCl、CaCl_2和复合盐溶液对陶质样品的破坏过程和作用。结果表明:陶质样品破坏的本质在于可溶盐结晶受力过程中微裂纹的扩展和贯通,在环境相对湿度变化引起裂纹扩展贯通过程中,陶质样品表面逐层粉化脱落,质量、形貌和强度都发生着一定程度的改变,其中NaCl结晶体对陶质样品产生的作用力较大,破坏性最强,而NaCl溶液中加入的CaCl_2延长了盐结晶所需要的时间,间接地阻碍了NaCl的结晶析出,反而对陶质样品起到了一定的保护作用。研究结果为进一步酥粉陶质文物的保护研究提供科学依据。

用于紫禁城清代建筑琉璃瓦保护的桥式硅氧烷的制备及性能研究

紫禁城清代建筑琉璃瓦是我国琉璃技艺的精华,但是部分现存的琉璃瓦却出现了变色、污染、开裂、风化、剥釉等损坏。本工作针对剥釉损坏,以异佛尔酮二异氰酸酯和3-氨基丙基三乙氧基硅烷为反应原料,设计合成了具有桥联结构的硅氧烷(BSQ),一种新型有机无机杂化材料,并将其用于琉璃瓦的保护。测试了保护后琉璃瓦的吸水率、接触角、色差、透气性、抗压强度等参数;并对保护后的琉璃瓦进行了耐化学侵蚀、耐冻融实验。结果表明,保护后的琉璃瓦具有较好的憎水性,强度得到提高,釉面剥落现象得到明显的抑制。

高铁析晶釉的烧制工艺及显微结构研究

本研究以前期对宋代福建建窑的研究成果为基础,选用矿物原料和适量的化工原料,合理控制烧成的温度制度和气氛制度,烧制出多种形貌的高铁析晶釉。本文着重探讨了烧成制度对高铁析晶黑釉瓷形成的影响规律,并对实验样品的显微结构进行了深入研究。

中国白瓷和青花瓷的起源研究

在河南巩义白河窑址发现了迄今考古发掘时代最早的白瓷,同时在白河窑和黄冶窑晚唐地层中也发现了若干青花瓷残片,这是目前唯一在窑址发现的唐青花标本,具有十分重要的考古学意义。通过对白河窑北魏青瓷、北魏白瓷和唐代白瓷进行化学组成、烧成温度、显微结构、白度等一系列测试分析,并运用统计分析的手段对数据归纳处理,首次阐明了白瓷在河南巩义起源与发展的演变规律。另外,通过对白河窑和黄冶窑两个窑址出土的唐青花、唐代白瓷、唐三彩以及白釉蓝彩标本的综合测试分析,从科技角度揭示了唐代青花瓷产生所经历的"唐三彩—白釉蓝彩—唐青花"发展过程中的物质基础和技术演变规律,为探讨青花瓷的起源问题提供了科学依据。

夹砂陶器掺合料的初步研究

夹砂陶是陶器中非常重要的一个品种,特别是作为炊煮器是古人生活中不可或缺的日用器具。对夹砂陶器中掺合料的研究能够反映当时夹砂陶的制作工艺,也可以用来探讨掺合料的来源以及当时手工业分工以及产品的流通等问题。为此,本研究主要利用显微共聚焦拉曼光谱分析等技术手段对河南灵宝西坡遗址出土夹砂陶器中人工分离出的掺合料进行了初步分析,讨论了其中掺合料的类别、所占比重及来源。结果表明,西坡遗址出土的红褐色夹砂陶中掺合料的矿物成分主要以长石、石英、云母为主,而对样品及砂粒的称重结果表明,一些样品所用掺合料的比重可达20%左右。同时,对该遗址出土石料的分析表明,石料的物相组成与掺合料相似。另外,结合对良渚古城遗址夹砂陶器的分析结果,提出古代夹砂陶器的掺合料很有可能一部分来自于当时石器和玉器等加工废料的论断。研究成果为今后有关陶器掺合料的研究提出了新的方法和思路,同时也为探讨古代手工业生产的专业化模式提供依据。

几种商用保护材料对模拟秦俑陶胎的加固和防盐风化性能研究

目前对古代陶胎的研究多集中在加固材料的筛选及其保护效果评估上,普遍缺乏深入的保护机理的研究,尤其保护材料对陶胎盐风化的影响及其机理研究在国内更是罕见。因此,本实验选用TEOS(正硅酸乙酯)、Paraloid B72和WD10对模拟古代秦俑陶胎进行了加固和防盐风化保护研究。重点观察了不同材料处理后陶胎样品表面盐结晶的形貌,并对其形成机理进行了探讨。最后对Paraloid B72在耐盐实验中出现的保护性破坏现象给予关注。结果显示,TEOS处理后陶胎的抗压强度得到提高,但对陶胎的耐盐性能没有改善;Paraloid B72处理后,陶胎颜色加深,耐盐实验中处理陶胎出现了严重的盐风化。WD10处理后陶胎的耐盐性能显著增强。对盐结晶的微观形貌研究初步揭示,保护材料能够对陶胎表面进行改性,不同的憎水性和渗透性会显著影响盐结晶的微观形貌,进而会带来不同类型的盐风化。本研究结果启示文物保护工作者必须深入了解各种保护材料的优缺点,根据被保护文物的具体实际需求,慎重开发和选择保护材料,以避免保护性破坏现象的出现。

古代白陶的元素分布及拉曼光谱分析

利用能量色散X射线荧光光谱分析和拉曼光谱分析对黄河流域典型遗址出土的新石器时代白陶样品进行元素分布和物相结构分析,以了解白陶这一特殊陶器的原料和工艺特征。结果表明,锐钛矿和赤铁矿等广泛分布于各个遗址白陶中,这正是天然高岭土的主要矿物特征之一,并且发现在二里头遗址泛灰色白陶胎体及颗粒中广泛分布有碳黑;两城镇遗址白陶中长石的颗粒分布尤为突出,个别样品中还有阳起石的存在,说明两城镇遗址白陶选用的原料较为特别;一些白陶的内壁存在钙质结层,这是古人使用这些器具炊煮过程中的一些印记,并且从龙山文化到二里头文化,白陶一直保留作为煮水器物的功能。

中国古代白陶

白陶是我国史前制陶工艺杰出代表,它的工艺成就可以与北方的彩陶和山东黑陶相媲美。虽然我国有大量史前白陶出土,但是对于白陶的科学研究相对较少,且主要局限于中原地区白陶。本文就白陶的考古发掘状况、白陶源流与传播研究、白陶的科学研究进展及需要解决的问题进行了总结。

邢窑的科学研究

邢窑是我国北方古代的著名窑场,以生产白瓷著称于世,其兴盛于隋唐,至五代走向衰落,而考古界大多认为,金代的邢窑基本属于定窑系.本研究通过对河北邢窑遗址出土的470余件瓷器标本的化学组成、烧成温度、釉面白度以及物理性能的系统测试与分析,首次从科学技术角度较为全面的反映了邢窑自隋代至金代的发展演变过程,这对于补充和完善中国古陶瓷科技发展史具有非常重要的意义.

陕西陇县东南镇汉墓酥粉釉陶文物的研究

陇县东南镇汉墓最早发掘于1958年，其中承载着重G3要历史文化信息、对于研究中西部文化交流和民族交往、融合等具有重要意义的釉陶文物正在面临严重酥粉而逐渐消失在历史舞台．本文利用扫描电子显微镜／能谱、超景深三维显微、离子色谱、能量色散X荧光光谱、X射线衍射等方法，分析探讨典型酥粉绿色釉陶和黄色釉陶文物样品的化学成分、微观形貌以及含有的可溶盐离子成分、浓度等，提出含量占样品总质量2％-5％的可溶盐NaCl，NaN03和含水CaCl2是导致东南镇汉墓釉陶文物酥粉的内在因素，探索了文物中可溶盐的来源和保存环境条件下文物存在的潜在危害，同时采用可溶盐在陶质样品中的结晶动力学分析，推测不同可溶盐对陶质样品的作用．本研究揭示了承载着重要历史文化信息釉陶文物酥粉的重要原因，为进一步酥粉釉陶文物的保护研究提供科学依据．