检测釉动器

研究背景1907年德国汉堡阿尔托纳区F. 0.施密特公司在山东青岛郊外信号山南麓半山坡建造了一座欧洲城堡式建筑作为“德国总督楼”(总督官邸)。在经历了几十年的风吹雨淋后，主楼的琉璃构件出现不同的病损。20世纪80年代，文物保护工作者对其进行了多次保护修复，其中为了与周围建筑环境颜色相协调，在琉璃构件表面施加了一层蓝色保护材料。目前，这些经过保护修复后的琉璃构件再次出现了表面保护材料与釉层脱落、胎体粉化等严重病变（图1）。 图1 绿色琉璃瓦的保存现状本工作通过分析青岛“德国总督楼”旧址博物馆绿色琉璃板瓦的表面保护材料、釉层、胎体以及胎釉结合层等不同结构的界面、显微形貌以及热性能变化，探究琉璃釉层脱落的主要变化过程以及产生的主要因素，从基础性科学研究角度确定琉璃釉层和胎体层状脱落的原因。实验仪器与条件界面张力分析采用德国KRÜ SS公司的DSA25接触角分析仪，测试不同表面的接触角和表面张力，然后根据Young - Dupre方程计算不同表面之间的界面张力和粘附功 ，其中 Young - Dupre公式为式中，Wsl为固液相粘附功；σs 、σl分别为固相、液相的表面张力；σsl为固液相界面张力；θ为接触角。当溶液粘附在不同表面的面积为a时，在等温等压条件下，由热力学可得在粘附过程中的降低表面自由晗（粘附功)为图2 DSA25接触角分析仪结论与讨论界面张力琉璃釉层的脱落从釉表面冰裂纹延伸至胎釉界面以及腐蚀胎体，针对各层之间的相互作用，分析不同界面的张力变化尤为重要。选取的样品包括保护层和釉层、腐蚀胎和未腐蚀胎等各部分，测试结果显示样品保护层、釉层、腐蚀胎和未腐蚀胎的表面能分别为45.57 mN/m、35.46 mN/m和61.37 mN/m和44.96 mN/m，其中釉层和腐蚀胎之间的表面能相差较大。表1. 不同界面层的粘附功和界面张力测试样品的表面能后，如表1所示，根据公式计算出保护层-釉之间的界面粘附功为88.52 mN/m，界面张力为0.16 mN/m，釉-腐蚀胎间的界面粘附功为78.96 mN/m，界面张力为1.52 mN/m，而腐蚀胎-未腐蚀胎的界面粘附功为87.99 mN/m，界面张力为8.83 mN/m。实验同时计算了脱落釉层施加表面材料的胎体和未处理胎体之间的界面粘附功为74.93 mN/m，界面张力为15.05 mN/m。众所周知，两相组成一个界面时，其界面张力的大小与界面两相质点间结合力的大小成反比。两相结合力越大，界面张力就越小；两相结合力越小，其界面张力就越大。所以对比发现：保护层和釉之间的界面张力相对最小，粘附功较大，说明保护层和釉层两相质点间结合力较大，而釉-腐蚀胎之间的界面张力较小，二者质点间结合相对较为紧密；区别最为明显的是腐蚀胎-未腐蚀胎之间以及脱落釉层施加表面材料的胎体和未处理胎体之间的界面张力相对最大，这两部分的结合最为疏松。显微形貌和不同相之间的界面张力和粘附功的变化，较为直接地展示出琉璃不同界面的结合状况以及容易出现病损的部位为胎釉界面的腐蚀胎-未腐蚀胎之间以及脱落釉层施加表面材料的胎体和未处理胎体之间。结论通过对山东青岛“德国总督楼”旧址建筑琉璃构件的表面保护材料、釉层和胎体的显微形貌、界面张力以及热性能等分析，确定了琉璃构件釉层和胎体呈层状脱落的主要原因。本文有删减，详细信息见原文[1] 张艳群,于文頔,赵静等.山东青岛“德国总督楼”旧址琉璃瓦件的釉胎损毁研究[J].文物保护与考古科学,2023,35(02):72-80.DOI:10.16334/j.cnki.cn31-1652/k.20210802225.

研究人员用高科技仪器检测古陶瓷标本 研究人员用高科技仪器检测“科窑作坊”制作的古陶瓷器具 　　面对真伪难辨的古代陶瓷，传统的“眼学”常常会出现看走眼的情况。那么，能否将更为客观的科技检测手段引入古陶瓷鉴定呢? 　　在日前举行的“数字化技术在古代文物研究和保护中的应用和发展”交叉学科论坛上，上海大学校长、古陶瓷科学研究国家文物局重点科研基地主任罗宏杰教授透露，他带领团队近日完成了《古代陶瓷科技信息提取规范》的制订工作，并已提交给国家文物局，有望成为一项行业标准。有了这套标准，全国多家单位的数据库就能实现共享，为陶瓷文物的断源断代提供清晰的数字化方案。 　　数据库信息比对“验明”身份 　　在交叉学科论坛上，上海博物馆副馆长陈克伦研究员表示，所谓“眼学”，是文物鉴定者在长期实践中总结出来的一套经验之学。一个人眼学水平的高低，与经验和知识积累有关，但也与悟性有关。不过，经验和悟性不是绝对的，鉴定专家水平再高，也有看走眼的时候，所以文博界如今很重视引入科技检测方法和仪器，如电子显微镜、硬度计、X射线荧光光谱仪。 　　罗宏杰教授表示，在中科院上海硅酸盐研究所的古陶瓷科学研究国家文物局重点科研基地，已建成了“古陶瓷综合信息数据库”，库里有大量器型结构数据。利用这些数据，博物馆可以进行古陶瓷的3D展示，将器物的内部结构也展现在参观者眼前。器型的数字化信息，不但能用于展示，还可以用作古陶瓷断源断代的辅助依据。 　　化学组分也是古陶瓷综合信息数据库中的一类重要数据，科研人员对历朝历代知名窑口的瓷器的胎和釉进行检测，采集到了它们的化学组成信息。这些信息好比是各种瓷器的“化学身份证”，对于一件“身份不明”的瓷器，可以先对它的胎和釉作无损检测，随后将检测结果与数据库里的各种“化学身份证”进行比对，这样就有助于判别这件瓷器的产地和年代。“当然，化学组分检测是鉴定古陶瓷的辅助手段，我们还要通过器型结构等综合数据分析，并结合眼学，才能对古陶瓷进行比较准确的断源断代。 ”罗宏杰说。 　　高科技让陶瓷釉显示奇妙结构 　　古陶瓷的高科技研究到底是如何进行的?昨天，记者走进中科院上海硅酸盐研究所，采访了古陶瓷科学研究国家文物局重点科研基地副主任李伟东研究员。 　　让记者感到有些意外的是，在这里检测的古陶瓷不是形态完整的器物，而是残片，科研人员把它们叫作“标本”。李伟东解释说，这些标本都来自考古发掘现场，有明确的地层和年代信息，来源可靠。而私人藏品或在文物市场上流转的瓷器，真伪不确定，其信息是不能入库的。检测标本所得的信息要输入古陶瓷综合信息数据库，所以首先要保证数据的真实可信，这样才能把它们作为古陶瓷鉴定的参考。 　　在拿到一个标本后，科研人员要称重，拍照，测量尺寸，用色度仪测量它的颜色，用X射线荧光仪检测胎和釉的化学组成，这些步骤都是无损检测，随后还要进行有损检测。在实验室，记者看到，古陶瓷残片被切割成一块块1厘米见方的小标本，它们被成批地放入各种仪器。在“场发射扫描电子显微镜”下，古陶瓷的釉被放大5万倍，于是各种奇妙的显微结构出现了，有的结构像一颗颗鹅卵石，有的像花园里绽开着一朵朵鲜花。在微量元素ppm级检测中，各个标本所带有的微量元素，会透露其出自哪个窑口的秘密。 　　李伟东告诉记者，虽然高科技检测能获取古陶瓷的大量身份信息，但很多属于有损检测，所以在对完整器物进行无损鉴定时，高科技不是万能的，只有与眼学结合在一起综合判断，才能给出科学的结论。 　　如今，该科研基地的古陶瓷综合信息数据库已录入各类信息齐全的数据15000余条，包含各类有代表性窑口的瓷器标本6000余件、陶器标本1500余件。在我国，这样的古陶瓷数据库不止一个。为了实现数据共享，日前，中科院上海硅酸盐研究所在征求20多家单位意见的基础上，完成了《古代陶瓷科技信息提取规范》的最后一稿，并提交给国家文物局。今后，各个数据库有望合成一个大库，在网络上发布，成为业内人士研究、鉴定古陶瓷的重要工具。 　　“透影白瓷”工艺失传千年终破解 　　在对古陶瓷测试分析过程中，中科院上海硅酸盐研究所的专家破解了许多困扰文博界多年的 “谜案”。 　　白瓷的起源和特殊工艺就是一例。我国是世界上最早烧制出白瓷的国家，雪白莹润的釉面，让它们显得与众不同。与青瓷、黑瓷相比，白瓷较晚才出现。从2008年起到2011年，古陶瓷科研基地的专家对古代白瓷进行了历时四年的研究。在白瓷的发源地——河南巩义的白河窑，他们对该窑口的青瓷和白瓷进行了检测，发现白瓷胎和青瓷胎的化学组分很接近，而在釉的化学组分中，白瓷比青瓷少了氧化铁、氧化钛这两种着色成分。这些发现，证明了白瓷源于青瓷。 　　白瓷在北魏时期诞生后，经历代原料改进和工艺变革，在晚唐“终成大器”，达到现代高级日用细瓷器的白度标准。在这一发展过程中，出土于河北邢窑隋代灰坑的 “透影白瓷”，可谓异峰突起，让专家大为惊叹。顾名思义，这些瓷器具有透影性能，它们的胎体厚度小于1毫米，属于细白瓷。如此精湛的工艺包含哪些“秘方”?文博界众说纷纭，莫衷一是。 　　中科院上海硅酸盐研究所的研究人员对邢窑出土的隋代粗白瓷、细白瓷和透影白瓷标本做了系统测试，在分析了它们的化学组成、物理性能、烧成温度以及白度后，最终还原了透影白瓷的配方工艺。他们发现，可以将细白瓷样品划分为两类，第一类细白瓷的胎中，氧化铝的含量非常高，而釉的组成处于粗白瓷和透影白瓷的过渡阶段 第二类细白瓷已基本具备透影白瓷的胎釉原料特征，如氧化钾含量高，只不过由于胎体较厚，没有达到透光的效果。对配方的计算表明，隋代制瓷工匠以第一类细白瓷胎釉的原料为基础，在胎中加入了大量长石，在釉中除加入长石外还加入了一定比例的石英，作为第二类细白瓷和透影白瓷的原料配方。透影白瓷与第二类细白瓷的原料特征相似，它们的区别在于，隋代陶工对器物的胎体进行了刻意的减薄加工，使其达到了透光的效果。 　　就这样，早在唐代就已失传的透影白瓷工艺在现代科技的 “火眼金睛”下，终于展露出它的真实面目。 　　“科窑作坊”仿制出精美古陶瓷 　　北宋皇帝钟爱的建窑黑釉盏为何能形成“兔毫釉”和“油滴釉”?在明代大量销往欧洲的德化窑 “猪油白”瓷为何釉色温润如脂?在上海科研人员的努力下，多种中华名瓷的烧制秘方得到了破解。 　　利用这些研究成果，古陶瓷科研基地还开设了“科窑作坊”，烧制仿古瓷器。“这是实验考古学的一种方法，用来检验我们发现的科学规律是否正确。 ”李伟东解释说。 　　走进科窑作坊，记者看到了许多精美的器物，与在检测实验室所见的残片标本截然不同。仿南宋官窑的青瓷觚、鱼耳炉、弦纹瓶，堪称科窑的代表作，它们造型雅致，泛着古朴的青色，釉上的开片裂纹给瓷器带来了独特的美感。李伟东指着一个口大、脖细、底小的瓷器介绍说，这是仿南宋修内司官窑的青瓷觚，觚是古代祭祀用的礼器，修内司官窑烧制技艺本已失传，如今科研人员弄清了它的胎、釉的原料和烧制工艺，就能把它仿制出来。当然，专家也告诉记者，他们不可能完全复原古代的工艺，比如古人用土窑烧瓷，而如今他们用的是燃气炉。设备的不同使得工艺必然有所差异。 　　仿古瓷器会不会“以假乱真”呢?对于记者的疑问，李伟东说，“不会的，因为每个瓷器的底部都有‘科窑’印记，以示其真实身份。 ”据了解，在科窑诞生的许多瓷器已作为高级礼品，赠送给外国领导人和各方贵宾，它们的问世，体现出了我国古陶瓷科学研究的水平。

一件在收藏品市场上以不到500元价格出售的瓷器，在浙江省杭州市一家鉴定机构经仪器分析检测后认定为“西晋真品”。而这家鉴定机构从2009年以来已经鉴定出三四千件“真品”。 　　■“科学检测”居然“鉴假成真” 　　杭州市民邱先生涉足瓷器收藏一年有余，最近却和藏友们起了争议。他慕名找到了当地一家可为文物机检的鉴定机构，有18件瓷器经机检后均为真品。但是几位藏友觉得并不靠谱。 　　记者一行近日也前往该鉴定机构。它位于杭州市定安路46号五楼，楼梯口挂着多张企业标牌，其中有两张格外显眼：“杭州利国文化交流有限公司”、“中国收藏家协会学术研究部杭州科学检测室”。 　　利国公司负责人余绍尹先对众人带来的6件器物作目鉴：1件瓷器和1件玉器“都不好”，余下4件均为真品。取自杭州收藏品市场、报价不到500元的一件“渣斗”仿品瓷器，他认为产于西晋，一名收藏者带来的仿古青铜观音像，他也认定系宋朝古物。 　　依照大家的请求，利国公司对“西晋渣斗”和“宋青铜观音像”进行了“能量色散X射线荧光分析仪无损成分分析”，约半小时后出具了两份《中国收藏家协会学术研究部科学检测实验室分析报告》。其间，大家希望能见识一下仪器，被工作人员婉言谢绝。 　　两份报告各分析了瓷器的16种和青铜器的13种化学元素的含量，结论是：“器秞成分与西晋越窑瓷器釉面成分资料相符合”、“器金属成分与宋代青铜器金属成分相符合”，而依据则是《中国科学技术史陶瓷卷》和《中国科学技术史矿冶卷》。余绍尹表示，这些数据资料是“400个科学家60年积累所得”，而所用的“德国‘KETEK’牌7600型X射线荧光频谱仪”是“和‘嫦娥二号’上使用的一样的”。 　　每份报告收费800元，当记者询问“能否再优惠”时，公司一名工作人员表示：“800元很便宜了，北京要2500元，而且先收费再检测，对的出证书，不对的不出证书，但钱照收。我们机检通不过是免费检测的。” 　　而对于报告的权威性，余绍尹也相当自信：“到哪里我们都认同的!”而当众人请教两件器物价格时，他起初表示“只证不卖”，最后还是分别估出了2万和20万的价格。 　　■漏洞百出的“科学鉴定” 　　记者几天后又赴利国公司采访。余绍尹仍坚持认为两份报告真实可靠，也认为两件器物确系古物，同时还否认“器物可以按数据仿制”。他同时表示，所用的X射线荧光频谱仪使用充氦气检测，比抽真空检测更为进步。 　　记者发现，鉴定报告上的元素数据没有单位，而《中国科学技术史陶瓷卷》中则分别有7组器胎和5组器釉的10种元素含量百分比数据，若按百分比来对比共有的10种器釉元素含量数据，也有6种相差甚远。而《矿冶卷》中仅有青铜镜、梵钟、青铜鼓等部分青铜器的三四种元素含量数据。 　　浙江大学文物与鉴定研究中心副主任、文博系硕士生导师周少华告诉记者，《陶瓷卷》其中的数据并非全用能量色散X射线荧光分析所得，只能作元素分析和化学组成分析，故适宜于为瓷器断源，不可以直接用来断代。 　　“这16种元素都属于瓷器中的常量元素，现代制瓷技术完全可以仿制。就目前国内的检测技术水平，还没有某种技术或设备可以直接用来对古陶瓷作精确的绝对的真伪辨识。”周少华说。 　　中国传统工艺研究会会长、上海博物馆研究员谭德睿认为，仪器检测确实是科学鉴定文物的重要手段之一，但是目前宋代青铜器还没有进行过系统的科学检测，离建立数据库尚远，《矿冶卷》中并没有全面的宋代青铜器数据，那些“检测”出的数据何以能证明就是宋代的青铜器? 　　国家地质实验测试中心副主任罗立强研究员主编过《X射线荧光光谱仪》教材，他告诉记者，抽真空和充氦气这两种检测方式难分高下。德国KETEK公司的中国代理商北京高分达公司负责人杨银祥表示，KETEK只生产X射线能谱仪，它是X射线荧光分析仪的重要部件，后者也仅是文物鉴定的一种方式。 　　■文物鉴定局面混乱 　　余绍尹出具的两份分析测试报告都钤有中国收藏家协会学术研究部科学检测实验室的印章。记者在中国收藏家协会的官方网站上看到，余绍尹确系该协会陶瓷收藏委员会委员，但另一份公告则显示：科学检测实验室已从2010年11月5日起停止检测工作。 　　文物鉴定的混乱局面引起了文物界专家学者的担忧。谭德睿说：“文物鉴定是一门涉及知识面相当广的学问，像青铜器鉴定就需要对其历史背景、器形、纹饰、铭文、制作技术等有系统认知。我研究青铜器30多年，只能从技术层面辨认青铜器，还称不上青铜器鉴定专家，但是现在有些人学识不足却以专家自居，甚至跨专业越俎代庖。一些所谓鉴定机构也随意开具证书，从中牟利。”而周少华也表示，现在利用科学仪器行欺骗之术近几年时有耳闻，这既败坏了科学技术之良好名声，又给鉴定界增添了混乱。 　　这种混乱局面的根源是长期以来这一行业无法可依。浙江省文物鉴定审核办公室主任柴眩华说，现在许多文物和艺术品鉴定机构只是在工商或者民政部门进行注册登记，国家《文物保护法》及《实施条例》对这些机构的鉴定资质都没有要求，因此，其鉴定的权威性和公正性就难以保障。根据《文物认定管理暂行办法》，文物所有权人或持有人可向县级以上地方文物行政部门申请认定。 　　不但成立、注册无法可依，文物和艺术品鉴定机构的运作同样也得不到法律规范。浙江省文化厅副厅长田宇原说，目前只有《美术品经营管理办法》对美术品经营机构有所规范，而其他文物和艺术品经营机构的运营始终无法可依。他认为，要端正文物鉴定市场的风气，既要靠行业自律，也要靠包括媒体监督在内的社会监督，同时也需要法制建设。“过去文物鉴定是文人圈里的雅事，现在是‘全民收藏’时代，如果无法可依，文物鉴定行业就无法健康发展。”