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【1】）

　　佛像的僧衣袈裟上的紋路自然，特點鮮明，這其實運用了一種名叫“開片”的技術。

　　“開片”又名冰裂紋，是指瓷器釉麵的一種自然開裂現象，被廣泛運用在燒製瓷器上。自然情況下，瓷器曆年既久，表麵釉層會(hui) 漸漸內(nei) 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）

　　冰裂紋獨一無二、變化多樣，人們(men) 開始想主動控製瓷器釉麵的開片。人為(wei) 開片始於(yu) 宋代“哥窯”。“哥窯”名列宋代五大名窯，在陶瓷史上有舉(ju) 足輕重的地位。哥窯瓷器釉麵潤澤如酥，顏色有炒米黃、青灰等。釉層較厚，釉麵開有大小各異的紋片，俗稱“金絲(si) 鐵線”，這也是傳(chuan) 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(si) 鐵線”的發現，竟然是一場醋意引發的“烏(wu) 龍”

　　關(guan) 於(yu) 金絲(si) 鐵線曾有一個(ge) 傳(chuan) 說。相傳(chuan) ，宋代龍泉縣有兩(liang) 兄弟，章生一、章生二，他們(men) 的父親(qin) 因擅長製青瓷而聞名遐邇。生一、生二兄弟倆(lia) 自小隨父學藝，老大章生一厚道、肯學、吃苦，深得其父真傳(chuan) ，章生二亦有絕技在身。

　　章父去世後，兄弟分家，各開窯廠。老大章生一所開的窯廠即為(wei) 哥窯，老二章生二所開的窯廠即為(wei) 弟窯。兄弟倆(lia) 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，一時名滿天下，其聲名傳(chuan) 至皇帝，龍顏大悅，欽定章生一為(wei) 其燒造青瓷。燒製過程中，老二心眼小，心生妒意，趁其兄不注意，打開窯門使冷空氣進入，造成滿窯瓷器的表麵的釉麵全都開裂了。

　　裂紋有大有小，有長有短，有粗有細，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，痛定思痛之後，他重新振作精神，他泡了一杯茶，把濃濃的茶水塗在瓷器上，裂紋馬上變成茶色線條，他又把墨汁塗上去，裂紋立即變成黑色線條，這樣，不經意中形成“金絲(si) 鐵線”。

　　傳(chuan) 說是否真假我們(men) 不知，冰裂紋原本是瓷器的缺陷，但它的自然天成、變幻無窮和獨一無二，讓人們(men) 為(wei) 之著迷，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）

　　如何燒製出帶冰裂紋的瓷器？

　　上文中提到章生二打開窯門使冷空氣進入，造成其兄滿窯瓷器釉麵都開裂了，這是因為(wei) ：當冷空氣進入窯內(nei) ，瓷器表麵的釉麵受冷，由於(yu) 熱脹冷縮，釉麵快速收縮，但是此時內(nei) 部坯體(ti) 的溫度下降得很少，這樣釉麵就會(hui) 受到坯體(ti) 阻止釉麵收縮的拉力（如圖5）。當釉層表麵產(chan) 生拉應力超過釉層的強度，釉麵就會(hui) 開裂。

　　或許你會(hui) 想問，燒窯時瓷器隨爐冷卻為(wei) 什麽(me) 不會(hui) 造成釉麵開裂呢？那是因為(wei) 隨爐冷卻時雖然也是釉麵開始冷卻，但是冷卻的速度比較慢，使得冷卻過程中受到的拉應力比較小，達不到釉層的強度，也就不會(hui) 開裂了。

　　同樣如果在爐溫較高的時候打開窯門，使得釉麵受冷更迅速，那麽(me) 釉麵開裂的紋路會(hui) 更細一些。這是因為(wei) 釉麵受冷越迅速，釉麵的收縮就會(hui) 越大，表麵產(chan) 生的拉應力就越大，這樣在很小的麵積上釉層表麵的拉應力就會(hui) 超過釉層的強度，從(cong) 整體(ti) 來看產(chan) 生的紋路就更細。

　　現如今瓷器製作者可以通過設計坯體(ti) 和釉麵的熱膨脹係數，使得釉麵的熱膨脹係數比坯體(ti) 的大一些，這樣即使燒窯隨爐冷卻時，釉層也會(hui) 因為(wei) 收縮率大，使得其表麵產(chan) 生更大的拉應力超過本身的強度而出現開裂。

　　圖5 陶瓷表麵受冷時應力場和溫度場的有限元模擬（圖片來源：作者提供）

　　裂紋形成的實時研究

　　裂紋是從(cong) 釉層表麵開始開裂還是從(cong) 內(nei) 部開始開裂呢？為(wei) 了弄清楚這個(ge) 問題，我們(men) 做了一個(ge) 試驗。

　　我們(men) 通過高速相機拍攝了水冷衝(chong) 擊下半透明陶瓷片上的裂紋擴展（類似於(yu) 瓷器表麵的釉麵受冷），發現裂紋會(hui) 從(cong) 受到冷衝(chong) 擊的表麵生成裂紋往陶瓷片內(nei) 部擴展（圖6）。慢慢地，一些裂紋會(hui) 停止擴展，而其他的繼續擴展，根據裂紋的總垂直長度的長短，可以將它分為(wei) 不同級別。

　　圖6 陶瓷在冷衝(chong) 擊下的熱震裂紋擴展（圖片來源：作者提供）（動圖）

　　那麽(me) 如果表麵是受熱的話，會(hui) 否開裂呢？同樣我們(men) 也做了一個(ge) 試驗。我們(men) 通過高速相機拍攝了火焰熱衝(chong) 擊下半透明陶瓷片上的裂紋擴展（類似於(yu) 瓷器表麵的釉麵受熱），發現從(cong) 陶瓷內(nei) 部開始產(chan) 生裂紋開裂，向兩(liang) 側(ce) 擴展（圖7）。

　　圖7 陶瓷在熱衝(chong) 擊下的熱震裂紋擴展（圖片來源：作者提供）（動圖）

　　這與(yu) 冷衝(chong) 擊時的擴展方式不同，是由於(yu) 陶瓷的應力狀態不同所造成的：冷衝(chong) 擊時表麵產(chan) 生拉應力，熱衝(chong) 擊時同樣根據熱脹冷縮的原理內(nei) 部產(chan) 生拉應力。我們(men) 用有限元軟件模擬了陶瓷受到熱衝(chong) 擊的過程，計算出的應力分布（陶瓷內(nei) 部應力最大）也支持這一點。圖中，從(cong) 藍色到紅色表示應力逐漸變大的過程（圖8）。

　　圖8 陶瓷表麵受熱時應力場的有限元模擬（圖片來源：作者提供）

　　已有裂紋存在的情況下，陶瓷會(hui) 如何開裂呢？

　　由於(yu) 陶瓷固有的脆性，使得它在製備或使用的過程中或多或少都會(hui) 產(chan) 生一些孔洞或者微裂紋等缺陷，我們(men) 通過用激光器切割預製缺陷的方式研究了預製缺陷對冷衝(chong) 擊和熱衝(chong) 擊下裂紋擴展的影響。

　　圖9 含有預製缺陷的陶瓷在冷衝(chong) 擊下的熱震裂紋擴展（圖片來源：參考文獻【2】）（動圖）

　　結果表明，陶瓷表麵受到冷衝(chong) 擊時，熱震裂紋從(cong) 受到冷衝(chong) 擊的表麵開始產(chan) 生向陶瓷內(nei) 部擴展，根據裂紋的總垂直長度可以將它分為(wei) 三級，其中三級是最長的一級。

　　裂紋在擴展過程中遇到預製缺陷後，會(hui) 出現兩(liang) 種情況：被預製缺陷捕獲停止擴展，或者在預製缺陷的下端再一次出現向下擴展的裂紋，這種裂紋叫做次生裂紋。次生裂紋的總垂直長度通常短於(yu) 其他未與(yu) 預製缺陷相交的三級裂紋。當預製裂紋捕獲熱震裂紋使其停止擴展時或產(chan) 生總垂直長度變短的次生裂紋時，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）（圖9）。

　　圖10 含有預製缺陷的陶瓷在熱衝(chong) 擊下的熱震裂紋擴展（圖片來源：自製）（動圖）

　　而陶瓷表麵受到熱衝(chong) 擊時，裂紋則從(cong) 內(nei) 部預置缺陷處開始產(chan) 生，向兩(liang) 側(ce) 擴展（圖10）。

　　中國製陶技藝的產(chan) 生可追溯到紀元前4500年至前2500年的時期，可以說，中華民族發展史中的一個(ge) 重要組成部分是陶瓷發展史。無論是對美的追求與(yu) 塑造或是在科學技術上的成果，陶瓷都占據了重要地位。

　　現在，多種多樣的先進陶瓷材料層出不窮，關(guan) 於(yu) 陶瓷性質的研究也日漸深入，未來，陶瓷材料將繼續活躍在工業(ye) 製造以及文化藝術的舞台上，為(wei) 我們(men) 的生活增添便利，為(wei) 藝術以及科技的繁榮與(yu) 發展作出巨大貢獻。

　　參考資料：

　　古瓷開片機理及藝術效果.(2008-08-30) https://www.wenwu.org/showArticle1asp?anclassid=1&nclassid=222&Articleid=30795. 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

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