或許你曾在故宮博物館中看到過這尊清雍正仿哥窯彌勒佛鎏金像。

　　圖1 清雍正仿哥窯彌勒佛鎏金像（圖片來源參考文獻(xiàn)【1】）

　　佛像的僧衣袈裟上的紋路自然，特點(diǎn)鮮明，這其實(shí)運(yùn)用了一種名叫“開片”的技術(shù)。

　　“開片”又名冰裂紋，是指瓷器釉面的一種自然開裂現(xiàn)象，被廣泛運(yùn)用在燒制瓷器上。自然情況下，瓷器歷年既久，表面釉層會(huì)漸漸內(nèi)裂形成裂紋，或呈魚子紋，或呈牛毛紋。

　　圖2 牛毛紋開片（圖片來源：搜狐新聞）

　　冰裂紋獨(dú)一無二、變化多樣，人們開始想主動(dòng)控制瓷器釉面的開片。人為開片始于宋代“哥窯”?！案绺G”名列宋代五大名窯，在陶瓷史上有舉足輕重的地位。哥窯瓷器釉面潤澤如酥，顏色有炒米黃、青灰等。釉層較厚，釉面開有大小各異的紋片，俗稱“金絲鐵線”，這也是傳世哥窯的主要特征之一。

　　圖3 哥窯青釉葵瓣口盤(圖片來源：故宮博物院)

“金絲鐵線”的發(fā)現(xiàn)，竟然是一場醋意引發(fā)的“烏龍”

　　關(guān)于金絲鐵線曾有一個(gè)傳說。相傳，宋代龍泉縣有兩兄弟，章生一、章生二，他們的父親因擅長制青瓷而聞名遐邇。生一、生二兄弟倆自小隨父學(xué)藝，老大章生一厚道、肯學(xué)、吃苦，深得其父真?zhèn)?，章生二亦有絕技在身。

　　章父去世后，兄弟分家，各開窯廠。老大章生一所開的窯廠即為哥窯，老二章生二所開的窯廠即為弟窯。兄弟倆都燒造青瓷，各有成就。但老大技高一籌，燒出“紫口鐵足”的青瓷，一時(shí)名滿天下，其聲名傳至皇帝，龍顏大悅，欽定章生一為其燒造青瓷。燒制過程中，老二心眼小，心生妒意，趁其兄不注意，打開窯門使冷空氣進(jìn)入，造成滿窯瓷器的表面的釉面全都開裂了。

　　裂紋有大有小，有長有短，有粗有細(xì)，有曲有直，且形狀各異，有的像魚子，有的像柳葉，有的像蟹爪。老大欲哭無淚，痛定思痛之后，他重新振作精神，他泡了一杯茶，把濃濃的茶水涂在瓷器上，裂紋馬上變成茶色線條，他又把墨汁涂上去，裂紋立即變成黑色線條，這樣，不經(jīng)意中形成“金絲鐵線”。

　　傳說是否真假我們不知，冰裂紋原本是瓷器的缺陷，但它的自然天成、變幻無窮和獨(dú)一無二，讓人們?yōu)橹?，至今仍然受到許多人追捧。

　　圖4 哥窯青釉弦紋瓶（圖片來源：故宮博物院）

如何燒制出帶冰裂紋的瓷器？

　　上文中提到章生二打開窯門使冷空氣進(jìn)入，造成其兄滿窯瓷器釉面都開裂了，這是因?yàn)椋?strong>當(dāng)冷空氣進(jìn)入窯內(nèi)，瓷器表面的釉面受冷，由于熱脹冷縮，釉面快速收縮，但是此時(shí)內(nèi)部坯體的溫度下降得很少，這樣釉面就會(huì)受到坯體阻止釉面收縮的拉力（如圖5）。當(dāng)釉層表面產(chǎn)生拉應(yīng)力超過釉層的強(qiáng)度，釉面就會(huì)開裂。

　　或許你會(huì)想問，燒窯時(shí)瓷器隨爐冷卻為什么不會(huì)造成釉面開裂呢？那是因?yàn)殡S爐冷卻時(shí)雖然也是釉面開始冷卻，但是冷卻的速度比較慢，使得冷卻過程中受到的拉應(yīng)力比較小，達(dá)不到釉層的強(qiáng)度，也就不會(huì)開裂了。

　　同樣如果在爐溫較高的時(shí)候打開窯門，使得釉面受冷更迅速，那么釉面開裂的紋路會(huì)更細(xì)一些。這是因?yàn)橛悦媸芾湓窖杆?，釉面的收縮就會(huì)越大，表面產(chǎn)生的拉應(yīng)力就越大，這樣在很小的面積上釉層表面的拉應(yīng)力就會(huì)超過釉層的強(qiáng)度，從整體來看產(chǎn)生的紋路就更細(xì)。

　　現(xiàn)如今瓷器制作者可以通過設(shè)計(jì)坯體和釉面的熱膨脹系數(shù)，使得釉面的熱膨脹系數(shù)比坯體的大一些，這樣即使燒窯隨爐冷卻時(shí)，釉層也會(huì)因?yàn)槭湛s率大，使得其表面產(chǎn)生更大的拉應(yīng)力超過本身的強(qiáng)度而出現(xiàn)開裂。

　　圖5 陶瓷表面受冷時(shí)應(yīng)力場和溫度場的有限元模擬（圖片來源：作者提供）

裂紋形成的實(shí)時(shí)研究

　　裂紋是從釉層表面開始開裂還是從內(nèi)部開始開裂呢？為了弄清楚這個(gè)問題，我們做了一個(gè)試驗(yàn)。

　　我們通過高速相機(jī)拍攝了水冷沖擊下半透明陶瓷片上的裂紋擴(kuò)展（類似于瓷器表面的釉面受冷），發(fā)現(xiàn)裂紋會(huì)從受到冷沖擊的表面生成裂紋往陶瓷片內(nèi)部擴(kuò)展（圖6）。慢慢地，一些裂紋會(huì)停止擴(kuò)展，而其他的繼續(xù)擴(kuò)展，根據(jù)裂紋的總垂直長度的長短，可以將它分為不同級(jí)別。

　　圖6 陶瓷在冷沖擊下的熱震裂紋擴(kuò)展（圖片來源：作者提供）（動(dòng)圖）

　　那么如果表面是受熱的話，會(huì)否開裂呢？同樣我們也做了一個(gè)試驗(yàn)。我們通過高速相機(jī)拍攝了火焰熱沖擊下半透明陶瓷片上的裂紋擴(kuò)展（類似于瓷器表面的釉面受熱），發(fā)現(xiàn)從陶瓷內(nèi)部開始產(chǎn)生裂紋開裂，向兩側(cè)擴(kuò)展（圖7）。

　　圖7 陶瓷在熱沖擊下的熱震裂紋擴(kuò)展（圖片來源：作者提供）（動(dòng)圖）

　　這與冷沖擊時(shí)的擴(kuò)展方式不同，是由于陶瓷的應(yīng)力狀態(tài)不同所造成的：冷沖擊時(shí)表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，熱沖擊時(shí)同樣根據(jù)熱脹冷縮的原理內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力。我們用有限元軟件模擬了陶瓷受到熱沖擊的過程，計(jì)算出的應(yīng)力分布（陶瓷內(nèi)部應(yīng)力最大）也支持這一點(diǎn)。圖中，從藍(lán)色到紅色表示應(yīng)力逐漸變大的過程（圖8）。

　　圖8 陶瓷表面受熱時(shí)應(yīng)力場的有限元模擬（圖片來源：作者提供）

已有裂紋存在的情況下，陶瓷會(huì)如何開裂呢？

　　由于陶瓷固有的脆性，使得它在制備或使用的過程中或多或少都會(huì)產(chǎn)生一些孔洞或者微裂紋等缺陷，我們通過用激光器切割預(yù)制缺陷的方式研究了預(yù)制缺陷對(duì)冷沖擊和熱沖擊下裂紋擴(kuò)展的影響。

　　圖9 含有預(yù)制缺陷的陶瓷在冷沖擊下的熱震裂紋擴(kuò)展（圖片來源：參考文獻(xiàn)【2】）（動(dòng)圖）

　　結(jié)果表明，陶瓷表面受到冷沖擊時(shí)，熱震裂紋從受到冷沖擊的表面開始產(chǎn)生向陶瓷內(nèi)部擴(kuò)展，根據(jù)裂紋的總垂直長度可以將它分為三級(jí)，其中三級(jí)是最長的一級(jí)。

　　裂紋在擴(kuò)展過程中遇到預(yù)制缺陷后，會(huì)出現(xiàn)兩種情況：被預(yù)制缺陷捕獲停止擴(kuò)展，或者在預(yù)制缺陷的下端再一次出現(xiàn)向下擴(kuò)展的裂紋，這種裂紋叫做次生裂紋。次生裂紋的總垂直長度通常短于其他未與預(yù)制缺陷相交的三級(jí)裂紋。當(dāng)預(yù)制裂紋捕獲熱震裂紋使其停止擴(kuò)展時(shí)或產(chǎn)生總垂直長度變短的次生裂紋時(shí)，都在一定程度上提高了陶瓷的抗熱震性（抵抗熱震開裂的性質(zhì)）（圖9）。

　　圖10 含有預(yù)制缺陷的陶瓷在熱沖擊下的熱震裂紋擴(kuò)展（圖片來源：自制）（動(dòng)圖）

　　而陶瓷表面受到熱沖擊時(shí)，裂紋則從內(nèi)部預(yù)置缺陷處開始產(chǎn)生，向兩側(cè)擴(kuò)展（圖10）。

　　中國制陶技藝的產(chǎn)生可追溯到紀(jì)元前4500年至前2500年的時(shí)期，可以說，中華民族發(fā)展史中的一個(gè)重要組成部分是陶瓷發(fā)展史。無論是對(duì)美的追求與塑造或是在科學(xué)技術(shù)上的成果，陶瓷都占據(jù)了重要地位。

　　現(xiàn)在，多種多樣的先進(jìn)陶瓷材料層出不窮，關(guān)于陶瓷性質(zhì)的研究也日漸深入，未來，陶瓷材料將繼續(xù)活躍在工業(yè)制造以及文化藝術(shù)的舞臺(tái)上，為我們的生活增添便利，為藝術(shù)以及科技的繁榮與發(fā)展作出巨大貢獻(xiàn)。

　　參考資料：

1. 古瓷開片機(jī)理及藝術(shù)效果.(2008-08-30)
2. Li YQ, Liu BY, Wang XH, Shao YF*, Li L, Wei JC, Song F. The effect of a prefabricated crack on the crack growth in ceramics during quenching, 2020, Ceram. Int. doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.09.215