快乐的材料科学

-(4)水与火的历练、光与影的纠缠

     仲夏时节，出席了于法国著名瓷都-Limoges举行的第13届欧洲陶瓷学会国际会议，略感欧洲陶瓷材料研究相对冷清之余，倒是认真参观了国家陶瓷博物馆(MusèeNational Adrien Dubouche)，并不经意间参加了大会于陶瓷博物馆举办的“陶瓷与文化”研讨会，得以好好追寻了一番陶瓷的前世今生。深感陶瓷学科乃科学与艺术之完美结合，遂成篇于“快乐的材料科学-(4)水与火的历练、光与影的纠缠”。

首先，陶与瓷原本是有重要区别的，他们虽然都是粘土经混练、成形与高温烧结而成，但陶器(pottery)烧结温度较低、具有较高的气孔率，而瓷器(porcelain)烧结温度较高、因而致密。表观上看，陶器粗糙，瓷器光滑。

回顾陶瓷的发明与发展史，可以清楚地看出，陶瓷发明的初衷首先是容器等生活用品与砖瓦等建筑材料，然后逐渐被赋予了审美、文化、乃至宗教等附加内涵，以致部分陶瓷完全成了艺术品或宗教用品。陶瓷发明的最初历史虽然难以考证，但不妨做如下大胆的想象。当人类的祖先学会用火时，自然发明了灶。而当人们通过开挖粘土筑成灶时，应很容易注意到经火烧烤后的粘土变得与石头一样致密坚硬的现象。这时，部分爱动脑筋的先祖便会想到将粘土捏制成一定形状、然后用火烧制，从而制造碗、罐、杯子等各类容器。于是，便有了陶器的原型。随后，逐渐开发出了粘土的粉碎、混练、成形与烧结技术。由于转盘成形及窑炉烧结等技术的开发，大大提高了生产力与陶器的品质。而由于窑炉温度的提高，直接导致了瓷器的发明。

以上以粘土为原料，经粉碎、混练、成形、高温烧结等工序制造的陶瓷，称为传统陶瓷或日用陶瓷(conventionalceramics or traditional ceramics)。而所谓的现代陶瓷或精密陶瓷(advancedceramics)，则指以氧化物、氮化物、碳化物及硼化物等高纯超细粉末为原料，经过严格控制的成形与烧结工艺制造、具有可控的微结构与物理性能、可应用于各类工业元件、器件、零件、部件与构件的无机非金属材料。精密陶瓷与传统陶瓷之区别既体现在其原料与制备工艺，也体现在其微结构、性能及用途。而精密陶瓷按其性能特征又可分为结构陶瓷与功能陶瓷，前者主要利用其力学性能，而后者主要利用其电磁声光热等其它物理性能。结构陶瓷主要用于耐磨、耐腐蚀、耐高温等部件与构件。而以电介质陶瓷(介电、铁电、压电、热释电、电致伸缩陶瓷、以及各类敏感陶瓷)为主的功能陶瓷则主要用于电容器、电感器、电阻器、基板、传感器、微位移器、谐振器、滤波器、微波天线等电子元器件。可以说，电子陶瓷奠定了现代固体电子学的物质基础，电子信息技术的大部分重大突破都与电子陶瓷的进步密切相关，而电子陶瓷的每一项重大突破，都会导致电子信息技术的飞跃。

而从文明发展的角度看，人类社会从石器时代依次进化到新石器时代、黄铜时代、铁器时代、电子信息时代(或曰“后铁器时代”)，几乎每个时代都与陶瓷密切相关。陶瓷的发明与发展源于生活用品的需求，然后分别被赋予文化艺术(含宗教)与技术的使命，最后又回归于人类更高层次的生活需求。这大概就是陶瓷的前世、今生与未来挥之不去的宿命。

当我们置身研究室或学术会议会场，自然要思考各种陶瓷新材料的制备、结构、性能与应用，也自然要思考利用什么陶瓷材料、做何种改进可以解决我们最希望突破的技术难题。而当我们流连于各色博物馆、尤其是陶瓷博物馆，便可以增加一个维度，在四维空间中、从更广阔的角度来欣赏与思考陶瓷。这时，你看到的已远远不止于科学与技术。你最直观地看到的当然是光与影的纠缠。据此，你可以去探究水与火的历练，可以去考察与畅想这光与影的纠缠背后隐藏着的广阔的时空变幻，进而你可以闵天怜人、发思古之幽思。而这，正是当代人最容易缺失之处。

通过这次会议，让我悟到的是，一个学术会议之专业内容固然重要，而其常常被忽略的文化内涵却更应该是其灵魂。如果说陶瓷至今带给了人类以方便、进步、奢侈与美，那么未来的陶瓷会带给人类什么呢？搁笔之前，耳边再次响起石田先生的大会报告“Channeling the Forcesof Nature for the Creation of Innovative Manufacturing and the Life Style”，但不知人类是否有足够的智慧谦卑地面对自然，开启亲近自然、低能耗、可持续发展的和谐生活方式。……