汝瓷与现代仿制品之光学性质探讨 - 台湾陶瓷学会.doc

汝瓷與現代仿製品之光學性質探討 *白逸紋1 陳彥友2 韋文誠3 1國立台灣大學 材料科學與工程研究所 碩士生 2國立台灣大學 材料科學與工程研究所 博士後 3國立台灣大學 材料科學與工程研究所 教授 摘 要 汝瓷的主要成分為鈣鋁矽氧化物玻璃陶瓷(Ca-Al-Si-oxide)，摻雜許多其他離子，如氧化鐵、五氧化二磷、二氧化鈦等，本研究依據古陶瓷成分仿製汝瓷樣品，調整部分配方中成分與製程條件，來探討其對光學性質的影響，並與台灣故宮博物院現在仿製品，以及中國河南省清涼寺地區的汝瓷破片，進行光學性質的分析比對與差異探討其中碳酸鈣或氧化鈣在燒製過程中所產生二氧化碳對於生成氣泡之影響，也在本研究中進行分析。研究中使用光學顯微鏡(OM)、掃描式電子顯微鏡(SEM)來觀察汝瓷的微結構性質，使用熱重分析儀(TGA)與X光繞射儀(XRD)來分析汝瓷釉藥中結晶相，光學性質則是使用反射式可見光譜儀(Reflective Optical Spectroscope)來分析汝瓷的成色機制(oloring mechanism)。研究結果顯示鐵離子與亞鐵離子的含量、氣泡尺寸與分布，玻璃中所的結晶相，都會對在光學性質產生不同的影響。 關鍵詞：鈣鋁矽氧玻璃、鈣長石、汝瓷，氣泡 一、前言 隨著人類文明日新月異，也開始對於美學有所追求，而汝瓷是一種北宋 (960-1126 A.D.)著名的五大名瓷之一，更是有「天下宋瓷，汝窯為魁」的美名，汝瓷天青色釉藥、細緻的釉紋、色彩飽和度聞名天下[1]，但其成分組成、燒製手法等細節已流失多年。 中國歷史上清代乾隆皇帝將天青色釉，且細小支釘滿釉燒成的青瓷為汝窯，但乾隆也對目前藏於台灣國立故宮博物館中天藍色釉施加紫斑的鈞窯製品誤判來自北宋汝窯，歷史上也有所謂的汝鈞不分[2]，經過歷史多方查證、田野調查後慢慢釐清而鈞窯的成色機制研究透徹，主要受到釉藥層中銅原子和銅離子所影響[3]，然而汝瓷卻尚未研究完全。 汝瓷有兩種成色機制:化學組成(Chemico-composition)與結構顏色(tructural coloring)，受到摻雜過度金屬鐵所影響，且也氧化還原氣氛所影響，鐵離子和亞鐵離子的比例息息相關，Fe+2/Fe+3的比例越高，顏色便會由豆綠(pea green)漸漸轉成天青色(sky-blue)[35]，汝瓷在高溫、還原氣氛中燒製。 汝瓷的釉藥因為是結晶相分離(crystalline-phase separated) [1]，組成是不均質的(heterogeneous)，有氣泡、殘留的石英相(quartz)、或所生成的鈣長石(anorthite)等構成顆粒大小大於可見光(400 nm-700 nm)，散射機制便會受到Mie dispersion影響，因而形成半透明區域。而當顆粒為奈米尺度小於可見光波段時，因為相鄰顆粒的反射率差異[1]，散射強度並和波長四次方成反比，當顆粒小於1/10波長時遵守Rayleigh dispersion，而若當顆粒小於1/5波長時所受影響更為顯著，所以當顆粒大小落在40 nm 140 nm會受到Rayleigh dispersion所影響較深[3，4]，更是強化藍綠區域的散射，對物體的色彩產生影響。 二、實驗方法 2.1材料配方 為了比較現代仿製品與古代汝瓷光學性質的差異，本研究中根據文獻中[6]汝瓷的成分，配置三種配方，分別為L-2a、RW1-1與RW1-2，其中L-2a是依據古代汝瓷釉成分配置，RW1系列是根據L-2a 將SiO2和Al2O3依特定比例圖1的四元相圖來調整，將RW1系列落至spinodal decomposition 區域。 L-2a和RW1系列的各成分的重量百分比如表所示。各原料來源分別為：二氧化矽(SiO2, 99.5% , TAILIN CHEMICAL, Co. , LTD, Taiwan)，氧化鋁(Al2O3, lcoa, USA)，氧化鈣(CaO, 98%, nacalai tesque, Co. ,Japan)，氧化鎂(MgO, 99.0%, KONOSHIMA CHEMICAL, Co. , LTD, Japan)， 氧化鉀 (K2O)，氧化鈉(Na2O)，氧化亞鐵(FeO)，二氧化鈦(TiO2, 99.97%, YA CHUNG INDUSTRIA, Co. , LTD, Taiwan)，五氧化二磷(P2O5, 98%, Alfa Aesar, Co. , USA)。 其中K2O、Na2O、FeO 在本實驗中分別使用碳酸鈉(K2CO3, 99.0%, SHOWA, Co. , Japan)、碳酸鈉(Na2CO3, 99.0%,SHOWA, Co. , Japan)、氧化鐵(Fe2O3, 99.9%, Gredmann, Co. ,Taiwan)取代。