陶瓷
我們的祖先和世界上一些國家和地區(qū)，如埃及、印度、希臘、波斯、西南亞的先民們，在長期的實踐中發(fā)明了陶器。陶器的制作也有近萬年的歷史，人類自從開始懂得制作陶器，各方面都發(fā)生了深刻的變化，正如恩格斯所說的那樣“野蠻時代的最低級階段——是由制陶術的應用開始的”。在制陶技術不斷發(fā)展和提高的基礎上，中國人發(fā)明了瓷器。陶瓷器的發(fā)明不僅解決了人們生活問題，如生活用具、建筑材料等，還提供藝術的享受。
陶器的發(fā)明
古代人類大多依山傍水而居，他們需要尋找貯水、汲水、貯存和蒸煮食物的器具。從技術上來講，很早就知道土壤加水就具有可塑性，加上用火的豐富經(jīng)驗這些都是制作陶器的準備條件。另一個條件就是要“定居”。因為陶器不易攜帶，既笨重又容易破損。當然，陶器的生產(chǎn)又促使定居生活逐漸鞏固下來。
有人推測，古人為了使枝條編制的器皿耐火和密致無縫而涂上黏土，經(jīng)過火燒之后，黏土部分很堅硬，進而發(fā)現(xiàn)成型的黏土不要內部容器也可以燒制成器，這可能是最原始的陶器。也有人認為，古人是偶然發(fā)現(xiàn)用手捏成的器物經(jīng)火燒之后變得結實了，而且不怕水，因此而發(fā)現(xiàn)了陶器。
我國已發(fā)現(xiàn)距今約10000年新石器時代早期的殘?zhí)掌�。河北徐水縣南莊頭遺址發(fā)現(xiàn)的陶器碎片經(jīng)鑒定為10800~9700年的遺物。此外，在江西萬年縣、廣西桂林甑皮巖、廣東英德縣青塘等地也發(fā)現(xiàn)了距今10000~7000年的陶器碎片。
我國已發(fā)現(xiàn)新石器時代早期的殘?zhí)掌|地粗糙，厚薄不等，摻雜有大小不等的石英粒，質松易碎。用以燒制這些陶器的原料都是就地取土。根據(jù)這些陶片中存在的礦物，以及測量少數(shù)陶片的燒成溫度，可以確定這些陶器的燒成溫度大致在700°C。在這些遺址中沒有發(fā)現(xiàn)窯爐遺跡，可以推斷是平地堆燒的。器型都是用盤筑或手工捏成型的罐、缽之類的小型陶器。雖然這些陶器原料粗糙、造型簡單、燒成溫度低，但這畢竟是人類利用化學變化制造器物的嘗試，它大大地改進了原始人的生活質量。
距今5、6千年的仰韶文化時期的陶器以紅陶為主，灰陶、黑陶次之。當時處于新石器時代的母系氏族社會。從出土的文物來看，當時的制陶業(yè)以比較發(fā)達，已發(fā)掘的陶窯遺址大部分在村落附近，表明為部落集體所有。燒制陶器的黏土是經(jīng)選擇具有一定塑性的黏土。陶器基本上是手制成型，也有部分小型器件采用模制。到了仰韶后期開始出現(xiàn)慢輪修整。普遍使用陶窯燒制陶器。在陶窯中陶器不再直接在火焰上燒烤，火力也比較均勻，減少了陶器的龜裂和變形。這是一個相當大的進步。最能反映當時制陶水平的是細泥彩陶。它表面呈紅色，里表磨光，且造型獨特，可見當時的制陶工藝已達到相當成熟的階段。此外這些陶器上還繪有生動逼真美麗的圖案，這充分表現(xiàn)了繪畫者的想象力和創(chuàng)造才能，這些都為我們提供了解原始社會先民生活和生產(chǎn)的可靠信息。
一萬年前，原始窯燒制時，由于陶坯與大量空氣接觸燒成的陶器為紅色，成為紅陶
七千年前，在陶坯表面用紅、白、黑等繪紋形圖案，入窯燒制后花紋附著于器物表面，稱彩陶。
龍山文化時期的陶器以灰陶為主，制陶工藝的珍品是黑陶這種陶器器壁薄如蛋殼而堅硬厚度僅1—3毫米，表面漆黑有光。燒制這種陶器的關鍵工藝是在燒成后期，用泥封窯頂，同時滲水入窯，煙熏滲碳。
相當于中原龍山文化后期，在江南和東南沿海一帶出現(xiàn)一種印紋硬陶。由于原料中酸性氧化物相對增加，因此燒成溫度達1100°C。到了商代印紋硬陶開始大量生產(chǎn)，它吸水率外型美觀、堅硬耐用，成為深受歡迎的陶器品種。
陶器的應用
陶器作為一種器具首先用于生活之中，所以一開始陶器多制成罐、碗、盆、缽等用于燒煮、儲藏、飲食方面的用具。在許多文化遺址中發(fā)現(xiàn)了各類炊煮器、食用器、盛貯器，這些都是滿足先民們生活需要的用品。這一用途一直保留至今。
此外，在許多文化遺址還發(fā)現(xiàn)了陶網(wǎng)墜、陶紡輪、陶子彈等生產(chǎn)工具，陶網(wǎng)墜用于捕撈，陶紡輪用于紡織，陶子彈用于打獵。這表明陶制品已從生活領域跨入生產(chǎn)領域。
商代以后，陶器的最大用途是用做建筑材料。商代早期已出現(xiàn)了陶水管，晚期又出現(xiàn)三通陶水管，這些都是用于地下排水系統(tǒng)。
西周初期，筒瓦和板瓦已經(jīng)出現(xiàn)，隨后瓦當也問世了。這就使屋面的建筑材料有了新的格局。此后幾千年，屋面建筑大都是這一格局。到了戰(zhàn)國時期又出現(xiàn)了磚塊。陶制建筑材料，如磚瓦在秦、漢有了更大的發(fā)展，“秦磚漢瓦”成了建筑的基本材料。
陶器由于易于加工，人們在制造陶器時一開始就注意到美觀的需求。最早的嘗試就是在陶坯成型后，處于半干時用手和水將表面抹平，甚至在表面涂一層泥漿，即所謂陶衣。彩陶的出現(xiàn)，更增加了陶器的審美價值。陶塑作為一種藝術在新石器時代已經(jīng)開始，如河母渡遺址出土的陶豬、西安半坡遺址出土的人頭像等。到了商代，陶塑得到更大的發(fā)展，種類增加，形象更加生動逼真。舉世聞名的秦兵馬俑是秦代制陶工人的杰作。原料就地取土，未加調配。使用如此一般的黏土燒制這樣巨大的陶俑而不變型，歷經(jīng)2000余年不損壞，這說明當時制陶技術的精湛、高超。
唐代的三彩陶器以其特殊的風格和高超的藝術形象馳名于世界。這種“唐三彩”陶器是用白色黏土做胎，施以含鉛的低溫釉，釉中使用鐵、銅、錳、鈷等多種金屬作呈色劑，在750-850°C低溫下焙燒而成。所謂“三彩”即多彩之意。在制作時還采用了類似“蠟染”的所謂“漏花”的技法，巧妙的制成五彩繽紛，鮮艷奇目的器物。
陶器的耐火特性以及它易成型的優(yōu)點，使它成為冶煉青銅時的陶坩堝和鑄造青銅和鐵器的陶范。從商周開始直到今日一直是人們使用的耐火材料。
瓷器的發(fā)明
瓷器是中國人發(fā)明的，這是舉世都公認的。瓷器的發(fā)明是在陶器技術不斷發(fā)展和提高的基礎上產(chǎn)生的。商代的白陶以是用瓷土（高嶺土）作原料，燒成溫度達1000°C以上，它是原始瓷器出現(xiàn)的基礎。
白陶的燒制成功對由陶器過度到瓷器起了十分重要的作用。
在商代和西周遺址中發(fā)現(xiàn)的“青釉器”以明顯的具有瓷器的基本特征。它們質地較陶器細膩堅硬，胎色以灰白居多，燒結溫度高達1100-1200°C，胎質基本燒結，吸水性較弱，器表面施有一層石灰釉。但是它們與瓷器還不完全相同。被人稱為“原始瓷”或“原始青瓷”。
原始瓷從商代出現(xiàn)后，經(jīng)過西周、春秋戰(zhàn)國到東漢，歷經(jīng)了1600-1700年間的變化發(fā)展，由不成熟逐步到成熟。
東漢以來至魏晉時制作的瓷器，從出土的文物來看多為青瓷。這些青瓷的加工精細，胎質堅硬，不吸水，表面施有一層青色玻璃質釉。這種高水平的制瓷技術，標志著中國瓷器生產(chǎn)已進入一個新時代。
我國白釉瓷器萌發(fā)于南北朝，到了隋朝，已經(jīng)發(fā)展到成熟階段。至唐代更有新的發(fā)展。瓷器燒成溫度達到1200°C，瓷的白度也達到了70%以上，接近現(xiàn)代高級細瓷的標準。這一成就為釉下彩和釉上彩瓷器的發(fā)展打下基礎。
宋代瓷器，在胎質，釉料和制作技術等方面，又有了新的提高，燒瓷技術達到完全成熟的程度。在工藝技術上，有了明確的分工，在我國瓷器發(fā)展的一個重要階段。宋代聞名中外的名窯很多，耀州窯、磁州窯、景德鎮(zhèn)窯、龍泉窯、越窯、建窯以及被稱為宋代五大名窯的汝、官、哥、鈞、定等產(chǎn)品都有它們自己獨特的風格。耀州窯（陜西銅川）產(chǎn)品精美，胎骨很薄，釉層勻凈；磁州窯（河北彭城）以磁石泥為坯，所以瓷器又稱為磁器。磁州窯多生產(chǎn)白瓷黑花的瓷器；景德鎮(zhèn)窯的產(chǎn)品質薄色潤，光致精美，白度和透光度之高被推為宋瓷的代表作品之一；龍泉窯的產(chǎn)品多為粉青或翠青，釉色美麗光亮；越窯燒制的瓷器胎薄，下巧細致，光澤美觀；建窯所生產(chǎn)的黑瓷是宋代名瓷之一，黑釉光亮如漆；汝窯為宋代五大名窯之冠，瓷器釉色以淡青為主色，色清潤；官窯是否存在一直是人們爭議的問題，一般學者認為，官窯就是卞京官窯，窯設于卞京，為宮廷燒制瓷器；哥窯在何處燒造也一直是人們爭議的問題。根據(jù)各方面資料的分析，哥窯燒造地點最大的可能是與北宋官窯一起生產(chǎn)；均窯燒造的彩色瓷器較多，以胭脂紅最好蔥綠及墨色的瓷器也不錯；定窯生產(chǎn)的瓷器胎細，質薄而有光，瓷色滋潤，白釉似粉，稱粉定或白定。
我國古代陶瓷器釉彩的發(fā)展，是從無釉到有釉，又由單色釉到多色釉，然后再由釉下彩到釉上彩，并逐步發(fā)展成釉下與釉上合繪的五彩，斗彩。
彩瓷一般分為釉下彩和釉上彩兩大類，在胎坯上先畫好圖案，上釉后入窯燒煉的彩瓷叫釉下彩；上釉后入窯燒成的瓷器再彩繪，又經(jīng)爐火烘燒而成的彩瓷，叫釉上彩。明代著名的青花瓷器就是釉下彩的一種。
明代精致白釉的燒制成功，以銅為呈色劑的單色釉瓷器的燒制成功，使明代的瓷器豐富多彩。明代瓷器加釉方法的多樣化，標志著中國制瓷技術的不斷提高。成化年間創(chuàng)燒出在釉下青花輪廓線內添加釉上彩的“斗彩”，嘉靖、萬歷年間燒制成的不用青花勾邊而直接用多種彩色描繪的五彩，都是著名的珍品。清代的瓷器，是在明代取得卓越成就的基礎上進一步發(fā)展起來的，制瓷技術達到了輝煌的境界�？滴鯐r的素三彩、五彩，雍正、乾隆時的粉彩、琺瑯彩都是聞名中外的精品。
明代在釉下青花輪廓線內添加釉上彩而燒成的一種瓷器，由于釉下彩青花與釉上彩繪爭奇斗艷，故名“斗彩”。
清代仿銅胎畫琺瑯效果的一種瓷器�，m瑯彩又稱“料彩”。
中國陶瓷業(yè)對世界的影響
我國初唐時期，瓷器便由海上和“絲綢之路”輸入到西方去了。公元8世紀，我國瓷器已經(jīng)傳到阿拉伯、印度、波斯、埃及和地中海沿岸各國。
五代時瓷器傳到朝鮮。與此同時，制瓷技術也被引進。朝鮮工匠在學習中國技術的基礎上進行了改進燒制成功了優(yōu)美的“翠色”瓷器。唐代的陶瓷在日本出土的很多，南宋時期日本人加藤四郎、左衛(wèi)門景正在福建學習制瓷，回國后建窯，燒制出黑釉等瓷器。
在南洋一帶，如印度尼西亞曾出土晚唐、五代的青瓷和三彩陶器。文萊也發(fā)現(xiàn)過唐代黑釉、青釉瓷器。馬來半島也發(fā)現(xiàn)過唐代的瓷器。
11世紀，我國造瓷技術傳到波斯喇吉斯，后來又傳到阿拉伯、土耳其和埃及等地。15世紀后半葉，中國的造瓷技術才傳到意大利的威尼斯。從此，歐洲的造瓷技術便得到迅速發(fā)展。
生物陶瓷
生物陶瓷指與生物體或生物化學有關的新型陶瓷。包括精細陶瓷、多孔陶瓷、某些玻璃和單晶。根據(jù)使用情況，生物陶瓷可分為與生物體相關的植入陶瓷和與生物化學相關的生物工藝學陶瓷。前者植入體內以恢復和增強生物體的機能，是直接與生物體接觸使用的生物陶瓷。后者用于固定酶、分離細菌和病毒以及作為生物化學反應的催化劑，是使用時不直接與生物體接觸的生物陶瓷。
植入陶瓷又稱生物體陶瓷，主要有人造牙、人造骨、人造心臟瓣膜、人造血管和其他醫(yī)用人造氣管和穿皮接頭等。
植入陶瓷要求其一要與生物體的親和性好，即植入的陶瓷被侵蝕、分解的產(chǎn)物無毒，不使生物細胞發(fā)生變異、壞死，不會引起炎癥、生長肉芽等。二要在體內有長期功能，且可靠性高，即在10年～20年的長期使用中，不會降低強度，不發(fā)生表面變質，對生物體無致癌作用等。三要易于在短期內成形加工。四要容易滅菌。陶瓷不同于金屬，它具有強共價鍵性質，即使在生物體內苛刻的化學條件下，也具有良好的化學穩(wěn)定性，排異反應遲緩，具備長期使用的機械性質。與有機高分子材料相比，生物體陶瓷耐熱性好，便于進行高壓滅菌。
目前已經(jīng)實用的植入陶瓷的品種如表所示。
植入陶瓷的品種、用途
氧化鋁陶瓷和單晶氧化鋁 表面為親水性，與生物體組織有良好的親合性人造骨、人造關節(jié)、接骨用螺釘
磷酸鈣系陶瓷(磷灰石質陶瓷) 類似于人骨和天然牙的性質、結構，可依靠從體液中補充Ca2＋、PO 等形成新骨，可在骨骼接合界面產(chǎn)生分解、吸收和析出等反應，實現(xiàn)牢固結合人造骨、人造關節(jié)、人造鼻軟骨、穿皮接頭、人造血管、人造氣管等
其他陶瓷(碳，CaO－P2O5－SiO2、Na2O系玻璃、微晶玻璃等) 具有生物穩(wěn)定性的碳有很好的生物體親和性 人造心臟瓣膜、人造骨、人造牙等
生物工藝學陶瓷主要應用的有多孔玻璃和多孔陶瓷。多孔玻璃用作固定酶的載體；多孔陶瓷可用于細菌、病毒、各種核酸、氨基酸等的分離和提純，還可用于處理生活用水。
陶瓷人工關節(jié)
現(xiàn)在，人的關節(jié)萬一損傷，可以換上人工關節(jié)。正像機器損壞了，換個零件那樣。以前人工關節(jié)一般用不銹鋼之類的金屬材料制成。在氣溫變化時，特別是遇到陰雨天，裝上這種金屬關節(jié)的人，往往會感到酸痛。這是因為人體里的液體(稱為體液)酸堿度會隨氣候的變化而變化，并與金屬關節(jié)相互作用，產(chǎn)生電解現(xiàn)象，使人體的局部生理狀態(tài)紊亂，引起不適的感覺。
如果采用陶瓷材料來制造人工關節(jié)，就沒有這種痛苦和煩惱了。陶瓷不怕酸堿腐蝕，也不導電，無論體液酸堿度如何變化，對陶瓷都不會起作用。
不是任何陶瓷都可以作為人工關節(jié)材料的。凡是生物醫(yī)學材料，除應滿足一定的理化性質要求外，還必須滿足生物學性能的要求，即生物相容性要求。
凡是可作為生物醫(yī)學材料的陶瓷，稱為生物陶瓷，它們可用于制造體內修復器件和人工器官，在化學成分上，生物陶瓷通常由存在于生理環(huán)境中的離子(鈣、磷、鉀、鎂、鈉等)或對人體組織僅有極小毒性的離子(鋁、鈦等)所組成，因此具有良好的生物相容性。
生物陶瓷的種類很多。例如，氧化鋁生物陶瓷強度大、硬度高、摩擦系數(shù)小、耐磨性好，適合于制造人工關節(jié)頭和臼等對耐磨性要求高的修復體、牙種植體、耳聽骨修復體、骨螺絲等。氧化鋯生物陶瓷不僅具有良好的耐磨性、抗生理腐蝕性和生物相容性，而且其斷裂韌性和強度均優(yōu)于氧化鋁陶瓷，用其制作的髖關節(jié)頭比氧化鋁陶瓷的小20%左右，從而具有更好的耐磨性和更長的壽命，主要用于關節(jié)、牙等硬組織的修復和替換。中國科學院上海硅酸鹽研究所的科學家還研制成功了等離子噴涂氧化鋁、氧化鋯人工骨與關節(jié)陶瓷涂層材料，并獲得了國家發(fā)明獎。
