北宋定窯白瓷的材質特性與保護方法研究

摘 要：定窯白瓷是北宋時期重要的官窯瓷器，具有獨特的工藝特征和藝術價值。文章對定窯白瓷胎釉成分、燒制工藝進行系統研究，深入剖析了其微觀結構特征與力學性能。通過環境因素、機械損傷和化學劣化的作用機理分析，揭示了定窯白瓷在長期保存過程中面臨的主要問題。針對這些問題，建立了以溫濕度控制為核心的預防性保護體系，探索了相容性修復材料的研發方法，提出了工藝技術改進方案，為定窯白瓷的科學保護與永續傳承奠定了基礎。

關鍵詞：定窯白瓷；材質特性；劣化機理；保護修復；預防性保護

DOI：10.20005/j.cnki.issn.1674-8697.2025.16.007

定窯白瓷是北宋時期重要的官窯瓷器，其以獨特的玉質感和精湛的制作工藝聞名于世。隨著時間推移和保存環境的變化，定窯白瓷面臨著釉面開片、胎釉分離等不同程度的損傷問題。深入研究定窯白瓷的材質特性和保護方法，對于制定科學合理的保護策略、延續這一珍貴文化遺產具有重要意義。目前，國內外學者對定窯白瓷的研究主要集中在考古發掘、造型特征和燒制工藝等方面，而對其材質特性與保護方法的系統研究相對欠缺，需加強這一領域的深入探索。

1 定窯白瓷的材質特性研究

定窯白瓷的材質特性研究涵蓋了胎釉成分、微觀結構和物理力學性能等維度，通過系統分析揭示了其獨特的工藝特征與品質優勢。研究結果表明，定窯白瓷胎釉組成的精確配比、微觀結構的科學調控以及優異的綜合性能，共同構成了其特有玉質感的物質基礎。這些研究成果為后續的保護修復工作提供了重要的理論依據。

1.1 胎釉成分分析

定窯白瓷胎體由高嶺土、石英和長石等礦物組成，各組分配比體現了獨特的工藝特征。高嶺土作為主要原料賦予胎體優異的可塑性和耐火性，經高溫燒制后形成以莫來石為主的晶相結構。石英作為骨架材料，控制了胎體的熱膨脹性能，同時提供了必要的機械強度。長石類礦物在燒成過程中起助熔作用，促進了陶瓷體的致密化。胎體中鐵含量的嚴格控制是定窯白瓷呈現純凈白色的關鍵工藝要素，體現了古代制瓷工匠對原料選擇的嚴格要求①。在原料配比過程中，高嶺土的加入比例保持合理水平，確保了坯體具有適當的可塑性和足夠的強度；石英含量的調控在保證胎體骨架作用的同時，避免了過多游離石英帶來的熱穩定性問題。

釉層采用鉀鈣釉配方，在成分設計上充分考慮了與胎體的匹配性。以鉀長石為主要原料，通過添加適量鈣質助熔劑，在燒成過程中形成理想的熔融狀態。釉料中氧化鋁和二氧化硅的比例直接影響釉面的光澤度與透明度。微量元素的存在對釉層的光學性質產生顯著影響，是定窯形成特有玉質感的重要因素。釉層成分由表及里呈現梯度變化的特征，反映了古代制瓷工藝對釉層結構調控的精確把握。釉料的精細研磨和均勻施釉工藝保證了釉層的均勻性，對最終釉面效果起到決定性作用。瓷器燒成過程中，釉料的熔融行為和流動特性直接影響釉層的形成過程，最終決定了釉面的質地和光澤效果。

1.2 微觀結構特征

定窯白瓷胎體展現出致密均勻的微觀組織特征。晶相分析表明，高溫燒成過程中形成了以莫來石為主的針狀晶體網絡結構。這種交織的晶體網絡為胎體提供了良好的機械性能，同時保持了適度的氣孔率。晶間玻璃相的存在改善了胎體的致密性，避免了過度玻璃化帶來的脆性問題。長石顆粒的熔融程度和殘留石英顆粒的分布狀態，反映了定窯白瓷獨特的燒成工藝特點。在高溫燒成階段，原料中的礦物發生一系列復雜的物相轉變，形成了特征性的微觀結構。胎體中的氣孔分布呈現規律性特征，既保證了必要的氣孔率，又不影響整體的力學性能。

釉層整體呈現均勻的玻璃態結構，內部分布著數量可觀的微細氣泡。這些氣泡的尺寸和分布對入射光產生特殊的散射效應，是形成定窯白瓷獨特光澤的物質基礎。釉層中析出的微晶相不僅增強了機械性能，還對光學性質產生調制作用②。胎釉界面形成了理想的過渡層，實現了良好的結合強度。釉層表面的微觀形貌特征體現了定窯白瓷優異的工藝水平，為后續的保護修復工作提供了重要參考。釉層的結晶行為受燒成溫度和冷卻速率的精確控制，形成了獨特的微觀結構特征。釉面的光學性質與其微觀結構密切相關，微細氣泡和晶體的共同作用產生了典型的玉質感效果。

1.3 物理力學性能

定窯白瓷表現出優異的綜合力學性能。強度性能測試表明，其抗彎強度和抗壓強度均處于同時期瓷器的領先水平。這種優異的力學性能主要源于胎體的致密微觀結構和合理的相組成。硬度測試顯示，釉面具有良好的耐磨性能，與釉層的結晶特征密切相關。斷裂韌性測試反映了定窯白瓷獨特的抗裂紋擴展能力，為其長期保存提供了有利條件。定窯白瓷的熱物理性能研究顯示了其優異的整體性能。胎體和釉層的熱膨脹系數匹配程度直接影響瓷器的熱震抗性，是保證產品質量的關鍵因素。導熱性能和熱擴散性能的測定結果表明其具有良好的熱穩定性，這與微觀結構特征密切相關③。胎釉界面結合強度的測試證實了定窯白瓷優異的整體性能。材料的疲勞性能和蠕變性能等長期性能指標同樣表現出色，這與其特殊的微觀結構和相組成密不可分。完整的物理力學性能研究不僅揭示了定窯白瓷的制作工藝特點，也為其科學保護提供了重要依據。這些研究成果對于理解定窯白瓷的工藝特征和保護要求具有重要的指導意義。

2 定窯白瓷的劣化機理

定窯白瓷的劣化過程體現了環境因素、機械損傷和化學劣化等多重作用機制的復雜性。通過深入剖析各類劣化因素的作用特征及其相互影響，揭示了定窯白瓷在長期保存過程中面臨的主要威脅。這些研究成果不僅闡明了劣化的本質，也為制定科學的保護策略指明了方向，對預防性保護措施的制定具有重要的指導意義。

2.1 環境因素影響

定窯白瓷在溫濕度波動環境中表現出顯著的劣化趨勢。環境濕度的變化導致瓷器表面經歷反復的吸濕與失水過程，引起材料內部應力狀態的改變。胎釉之間存在的熱膨脹系數差異使溫度波動加劇了內應力積累，在釉面形成網狀開片。持續的環境應力作用促使開片逐漸擴展，造成釉層剝落。水分子沿裂紋滲入胎釉界面，造成界面化學鍵的水解斷裂，顯著降低界面結合強度。環境濕度的周期性變化產生的鹽溶液結晶壓力，進一步擴大了裂紋尺寸，加速瓷器的整體劣化進程。

空氣污染物質與光照輻射在定窯白瓷表面劣化過程中起重要作用。大氣中的SO2、NOx等酸性氣體與釉面發生化學反應，生成硫酸鹽和硝酸鹽結晶物。紫外光輻射導致釉層表面化學鍵斷裂，促進釉面風化，造成光澤度降低和色差變化。酸性氣體的腐蝕作用在釉層表面層形成選擇性溶解區域，改變了表層的化學組成和物理結構。大氣顆粒物中的過渡金屬離子催化氧化還原反應，使釉層表面發生一系列化學轉化④。光催化作用產生的活性自由基引發連鎖反應，改變釉層表面的物理化學性質。在實際保存環境中，多種環境因素的協同作用形成復雜的劣化機制，對定窯白瓷的長期保護構成嚴峻挑戰。

2.2 機械損傷分析

定窯白瓷在長期振動環境下產生的疲勞損傷問題尤為突出。在瓷器保存過程中，環境振動使內部產生反復應力作用，導致微觀結構逐漸發生改變。振動過程中，應力波在胎體內部傳播，在幾何突變處形成應力集中區域。這種周期性應力作用使微觀裂紋逐步擴展，最終形成貫穿性破壞。特別是在裝卸、運輸等過程中，不規則振動加劇了疲勞損傷的積累速率。定窯白瓷的特殊釉層結構使其對振動環境特別敏感，胎釉界面處的應力集中導致界面結合強度逐漸降低。微觀層面上，振動引起的反復應力導致陶瓷晶粒之間的結合逐漸松弛，形成細微裂紋網絡。這種裂紋網絡為水分和其他有害物質的滲入提供了通道，進一步加速了材料的劣化過程。

瓷器支撐方式的不合理性造成應力分布不均，成為另一重要損傷因素。在陳列與保存過程中，局部受力不均會在特定部位產生過大應力。這種持續作用的靜態應力與環境振動相互疊加，加速了疲勞裂紋的萌生與擴展。在應力集中區域，陶瓷材料呈現出典型的疲勞損傷特征，形成規則的解理臺階。胎體中的殘余應力與外部荷載相互作用，改變了材料的斷裂韌性和裂紋擴展閾值。應力腐蝕效應在高濕度環境下變得尤為顯著，水分子的侵入降低了裂紋尖端的表面能，促進裂紋擴展。這種復合作用機制使定窯白瓷的機械損傷呈現出漸進性和累積性特征，對文物的長期保存構成重大威脅。

2.3 化學劣化現象

定窯白瓷的化學劣化主要體現在釉層結構的漸進性破壞過程中。釉層作為與外界環境直接接觸的界面，承受著復雜的化學環境作用。在大氣環境中，酸性物質與釉層發生離子交換反應，導致網絡結構中的堿金屬離子逐漸流失。這種選擇性離子交換過程改變了釉層的化學組成和物理結構，引起表面層的應力狀態改變。釉層表面逐漸形成富硅層，其物理化學性質與原始釉層存在顯著差異。這種組分梯度的形成加劇了釉層內部的應力分布不均，為裂紋的形成和擴展創造了條件。

胎釉界面的化學劣化對定窯白瓷的整體穩定性產生深遠影響。界面區域作為胎體和釉層的過渡帶，其化學組成和結構完整性直接決定了瓷器的使用壽命。在環境介質的長期作用下，界面處的化學鍵發生斷裂和重組，形成新的化學物質。這些次生產物往往具有不同的體積和化學性質，導致界面應力狀態發生改變。特別是在潮濕環境中，水分子的滲入加速了界面處的水解反應，使界面結合強度逐步降低。同時，界面區域的孔隙率增加，為有害物質的擴散提供了通道，形成惡性循環。這種復雜的化學-力學耦合作用最終導致釉層的剝落和脫落，造成不可逆的文物損害。在實際保護工作中，必須充分認識到化學劣化的潛在危害，采取針對性的預防措施。

3 定窯白瓷的保護方法

定窯白瓷的保護工作是一個多層次、多維度的系統工程，涉及預防性保護、修復材料研究和工藝改進等方面。從建立環境調控體系，到開發新型修復材料，再到提升保護工藝水平，形成了一套完整的保護技術體系。通過將傳統技藝與現代科技手段相結合，不斷創新保護方法，為定窯白瓷的長期保護和永續傳承提供了科學保障。這些研究成果展示了定窯白瓷保護領域的最新進展，也為其他類型文物的保護工作提供了有益借鑒。

3.1 預防性保護措施

預防性保護的首要任務在于建立完整的環境調控體系，通過系統化的溫濕度控制手段確保儲存環境的穩定性。對保存場所實施全方位的環境監測，包括空氣質量、光照強度、有害氣體濃度等指標的動態監控。根據監測數據及時調節環境參數，建立起對文物安全的第一道防線。同時，預防性保護措施還包括定期對文物本體狀況進行評估，全面掌握瓷器的保存現狀，及時發現并消除可能引發文物劣化的不利因素。

展陳環境的科學管理同樣是預防性保護的重要內容。展陳過程中需要建立完備的防護設施，配備專業的展示支撐裝置與防震系統，避免因外力沖擊導致瓷器產生結構性損傷。展柜系統的設計應充分考慮通風、防塵、防光等要素，營造適宜的微環境。制定完善的巡查維護制度，明確工作人員的職責分工，建立展陳環境巡檢記錄制度。定期開展預防性檢查與維護工作，對展柜內部的環境指標進行動態監測，確保展陳環境始終處于最佳狀態⑤。通過建立長效的預防性保護機制，從源頭上降低文物發生損壞的風險。

預防性保護的深化還體現在運輸與搬遷環節的規范管理上。針對定窯白瓷易碎的特性，制定專門的運輸保護方案。采用多層緩沖包裝材料，在內層使用無酸紙與綿軟材料直接包裹器物，外層采用防震泡沫與定制木箱，形成多重防護體系。運輸過程中嚴格控制搬運方式，使用專業器具進行固定與支撐。對運輸全程實施跟蹤管理，建立完整的監測記錄，實時掌握文物狀態，確保運輸安全。同時加強工作人員的專業培訓，提升預防性保護的執行水平與應急處置能力。

預防性保護還需要構建完整的災害預防體系。根據定窯白瓷的材質特點，針對火災、地震等突發事件制定專門的應急預案。配備完善的消防設施，配置適用于文物保護的氣體滅火系統。加強庫房安防系統建設，實施全天候監控與報警。定期組織應急演練，提高工作人員的應急反應能力。建立與消防、公安等部門的聯動機制，形成快速響應與協同處置的工作格局。通過系統化的災害預防措施，最大限度降低突發事件對文物造成的損害風險。

3.2 修復材料研究

定窯白瓷修復材料的選擇與應用是保護工作中的關鍵環節，需要在傳統材料工藝的基礎上不斷探索創新。修復用膠黏劑的研究應著重關注其化學穩定性與可逆性特征，選用對瓷胎無害且具有良好滲透性的材料體系。深入研究改性環氧樹脂等新型膠黏劑，通過分子結構設計與改性工藝優化，提升材料的力學性能與耐久性。建立完整的材料配方數據庫，為不同類型損傷的修復提供可靠的材料支撐。同時重視修復材料的可逆性研究，確保在必要時能夠安全去除。

填充材料的研發需要重點關注其與原瓷胎的相容性。采用復合型填充材料體系，在保證力學性能的同時實現與原釉面的視覺統一。通過調控填料的組分與結構，精確控制其透光性、色澤等外觀特征，使修復部位能與原器物渾然一體。針對定窯白瓷獨特的胎釉結合特點，開展界面改性研究，提升填充材料與瓷胎的結合強度。建立填充材料的標準化制備工藝，確保修復材料性能的穩定性與可重復性。在新材料的研發過程中，始終堅持“可識別性”原則，為今后的研究與再修復留下可能。

材料性能的評估與表征同樣需要科學化的研究方法。建立完整的材料評價體系，從力學性能、化學穩定性、老化特性等維度對修復材料進行系統測試。利用先進的分析手段，如掃描電鏡、X射線衍射等技術深入研究材料的微觀結構與界面特征。開展修復材料的加速老化試驗，評估其長期使用性能。建立材料老化數據庫，預測修復材料的使用壽命，為定期檢查與維護工作提供科學依據。同時加強與材料領域專家的合作，拓展新型材料在文物修復中的應用空間。

3.3 保護工藝改進

定窯白瓷保護工藝的改進要在繼承傳統技藝精髓的基礎上融入現代科技手段。保護工藝的創新應立足于對傳統修復方法的深入研究與總結，在實踐中不斷提煉與完善工藝要點。引入先進的檢測分析手段，建立文物本體特征與病害的精準診斷方法。運用多光譜成像等技術，對文物的病害狀況進行無損檢測，為修復方案的制定提供科學依據。建立基于數字化技術的工藝流程管理系統，實現修復過程的精準控制與全程追溯。通過技術創新推動保護工藝的整體提升。

工藝改進的重點還在于修復工序的精細化控制。針對定窯白瓷釉面特有的玉質感與乳白色澤，研究開發專門的清洗與修復技術。采用新型表面處理工藝替代傳統機械清洗方式，在去除污染物的同時最大限度地保護釉面原貌。運用等離子體清洗等先進技術，實現對文物表面的精準處理。對斷裂部位的加固處理采用精準浸漬技術，通過真空輔助工藝提升修復材料的滲透效果。建立修復工藝的數字化模型，實現關鍵工藝參數的優化與控制。同時注重修復工藝的細節處理，確保修復效果的完整性與和諧性。建立基于大數據技術的文物修復信息管理平臺，實現修復工藝數據的系統化管理與分析。運用人工智能技術輔助修復方案的制定，提升工藝決策的科學性。通過信息化手段推動保護工藝的創新發展，實現定窯白瓷保護修復工作的現代化與規范化。

4 結語

定窯白瓷的保護是一項系統工程，需要從材質特性研究入手，深入理解其劣化機理，采取科學有效的保護措施。材質特性研究表明，定窯白瓷胎釉組成的精確配比、微觀結構的調控以及優異的綜合性能，共同構筑了其特有的工藝品質。針對定窯白瓷的損傷主要來自環境因素和機械應力的影響這一特點，建立了完善的預防性保護體系。在保護修復過程中，通過研發相容性修復材料，改進工藝技術，實現了修復效果與原物的和諧統一。未來需要加強新材料、新工藝的探索，完善保護技術體系，確保這一珍貴文化遺產得到妥善保護和永續傳承。

注釋

①李鳳雙，岳文婷，趙鴻宇.“白瓷鼻祖”復窯，“大唐瓷都”重塑[N].新華每日電訊，2025-01-10（012）.

②韓江潮.創新與傳承：當代定瓷技藝的實踐與思考[J].天工，2024（30）：51-53.

③蔡建偉.論德化白瓷材料及其工藝與瓷塑造型的發展[J].陶瓷，2024（6）：104-106.

④滕澤.德化白瓷藝術價值及產品包裝設計研究[J].綠色包裝，2024（5）：160-163.

⑤李關亮，李婷花.“邢窯白瓷”傳承基地建設與專業轉型協同發展路徑研究[J].邢臺學院學報，2023，38（4）：156-161.