中国古代著名瓷釉呈色机理研究及其光谱数据库构建

Ancient Chinese glazes are colorful and mysterious, but it has been puzzling for the researchers to illustrate the coloring mechanism of glaze scientifically and characterize glaze colors specifically. The latest research shows that, the mild blue colors of Jun glaze and Ru glaze result from the amorphous photonic structures in the glazes, which is an important breakthrough in understanding the coloring mechanism of ancient Chinese glazes. From this perspective, based on structural characterization and spectral measurement, the effect of microstructure on colorization of glaze is to be investigated. Computer simulation of the amorphous photonic structure (phase-separation structure) in glaze and simulative calculation of optical properties will be carried out to establish the corresponding relationship between structure and reflective spectrum. On the basis of the above, the structural coloring mechanism of ancient Chinese glaze will be clarified. In addition, the influence of coloring ion on glaze color is to be studied through experimental simulation. The interaction and coordinated effect between ion coloring and structural coloring will be investigated. Through the successful implementation of this project, we will reveal the physical and chemical coloring mechanisms of famous ancient Chinese glazes, build up a spectral database of ancient Chinese glazes, establish a quantitative optical method and scientific standard for describing glaze colors, design and prepare amorphous photonic glazes with adjustable shape and scale of phase-separation structure. The results of this project will also provide important criteria for the classification and authentication of ancient ceramics, and provide scientific and technological basis for the controllable preparation of new-type photonic ceramic materials.

中国古陶瓷的釉色美轮美奂，神秘莫测，如何科学阐释釉的呈色机理并正确表征釉的颜色特征，一直是困扰研究者的难题。最新研究表明，钧瓷釉与汝瓷釉的蓝色乳光均来自于釉中的非晶光子结构，本项目将以此重要突破为切入点，通过对古代标本及模拟分相釉的结构表征和光谱测量，探索釉显微结构对呈色的影响规律。并对釉的非晶光子结构(分相结构)进行结构模拟及光学特性的模拟计算，建立结构与反射光谱的对应关系。在此基础上，全面揭示古陶瓷釉的结构呈色机理；此外，还将通过实验模拟，系统研究离子着色对釉呈色的影响，并探索离子着色与结构着色的相互影响及协同作用规律。此项目的成功实施，将全面揭示中国古代名瓷釉的物理及化学呈色机理，建立中国古陶瓷釉光谱数据库，建立古陶瓷釉颜色的定量光学评价方法及科学标准，设计并制备分相形貌及尺度可控的非晶光子釉材料。还将为古陶瓷的分类和鉴定提供重要依据，为新型光子陶瓷材料的可控制备提供科学和技术基础。

中国古陶瓷的釉色美轮美奂，神秘莫测，如何科学阐释釉的呈色机理并正确表征釉的颜色特征，一直是困扰研究者的难题。本项目建立了古陶瓷的宏观光谱测量系统和光谱测量规范，对一系列著名窑口的考古发掘标本进行了角度分辨散射光谱表征，标定了各窑口标本颜色在色品图上的位置和分布，建立了釉光泽度参量，为古陶瓷釉颜色和质感的描述建立了定量化的光学评价方法,有力地推动了古陶瓷颜色表征的科学化；影响古陶瓷釉色的因素包括化学因素和物理因素，古代透明釉的釉色主要由Fe2+/Fe3+离子比例决定，乳浊釉和半透明釉的呈色机理更为复杂。本研究通过釉结构的计算机模拟以及釉光学特性的模拟计算建立了釉结构与反射光谱之间的关系，证实钧瓷釉和汝瓷釉的蓝色乳光主要来自釉的非晶光子结构，这是中国古陶瓷釉呈色机理研究的重要突破。釉的呈色机理不是一成不变的，与烧成条件和釉的显微结构密切相关；本项目在探索古瓷釉的组成-结构-工艺-呈色及其相互关系方面取得了突破性进展。发现在国宝宋代建盏油滴和兔毫中存在有序排列的高纯度的罕见epsilon-Fe2O3晶相，揭示了建盏釉面条纹和斑点形成规律及其与呈色的关系，同时为高性能硬磁材料epsilon-Fe2O3的优化制备提供了新思路和有益启示；通过对河南巩义窑的系统研究，首次从科学技术角度阐述了白瓷的起源以及青花瓷的诞生过程；定量化分析表征并实验再现了南宋官窑纹片釉，设计并制备了以植物灰为主要原料的复合装饰釉和高铁析晶釉；模仿古代邛崃窑和钧窑瓷釉中存在的液滴型分相结构，人工制备了微球密堆积型的光子结构，非虹彩结构色的成功制备为古陶瓷釉物理呈色机理的揭示提供了确凿的科学依据，为新型光子陶瓷材料的可控制备奠定了科学和技术基础；将角度分辨散射光谱初步应用于不同窑口古陶瓷的分类和鉴别，为无损鉴定提供了重要依据；撰写出版了《古代陶瓷科技信息提取规范》系列行业标准3项，对推动古陶瓷分析与研究的规范化发展具有重要意义。