材料與生活-- 材料歷史演進 王瑞琪 高雄大學化材系

材料使用歷史的衍進

兩河流域 中國 新石器時代 ~10,000 B.C. ~10,000 B.C. 陶器時代 ~7,000 B.C. ~7,500 B.C.   兩河流域 中國 新石器時代 ~10,000 B.C. ~10,000 B.C. 陶器時代 ~7,000 B.C. ~7,500 B.C. 銅器時代 ~4,000 B.C. ~2,000 B.C. 鐵器時代 ~1,000 B.C. ~500 B.C.

人類發展 ←→ 材料本質的改變 ◆石器時代、陶器時代：陶器製作 →黏土及其他添加物，加熱燒結成較硬實體 →人類社會結構﹑生活形態的改變 ◆銅器時代：青銅器 →金屬產物的工具﹑武器﹑農具﹑禮器﹑祭器等取代泥製陶器 ◆鐵器時代：金屬使用 →常溫的剛強度 →紅熱時可鍛鍊成形性 →熔融後的鑄造性 ◆ 瓷器燒製成功，生活日用品，如食器﹑飲器，由銅器改為瓷器

石器的製作 人類逐漸掌握了打磨石頭的技巧，把天然石頭打磨成更適於使用的工具 石器的穿孔技術也已經普遍，有了穿孔技術才有可能製造由幾個部件組成的複合工具，如石斧、石耒等

陶器的製作 製陶在人類文化史上具有劃時代的意義，陶器是人類利用化學變化創造的第一種新材質和新產品     陶器的製作 製陶在人類文化史上具有劃時代的意義，陶器是人類利用化學變化創造的第一種新材質和新產品 它是把粘土這種物質經過加熱燒製改變了其化學成份和結構，是人類第一次製造出一種自然界没有的物質，因此它是人類技術史上的一項重要成就。 考古學家把製陶術視為人類告別蒙昧時期的標誌之一，也是新石器時代的一個重要標誌。長期的製陶為冶金技術打下了基礎，新石器時代中晚期的大汶口文化和龍山文化在燒製白陶和蛋殼黑陶時，已能獲得攝氏1000度以上的高温，並能熟練的控制還原性的環境。

陶器發展主要三階段 ----陶器、原始瓷器、瓷器 *原料的選擇和精製 *窯爐的改進和燒成溫度的提高 *釉的形成和發展 最早的土陶器

◆陶土燒製的陶器 ----表面不很光滑 ◆釉的發明 ----陶器向前躍進一大步 ----塗在陶坯表面，經過燒煉，變成像玻璃樣又光又滑 ◆瓷器 ----純淨的黏土（又叫瓷土、高嶺土）和石英、長石等原料配 成泥漿，作成毛坯 ----燒好粗坯，再上釉 ----在一千三百度左右高溫下，經過複雜的化學變化，同釉密切的結合而成 ----質地細緻，半透明，不吸水

◆釉 ----一種矽酸鹽混合物 ----按比例調配後，在高溫中熔融而被覆在坯體表面 ----形成一層有光澤而類似玻璃質的物質

「唐三彩」一種低溫鉛釉的陶器 ----係採用黃、綠、褐等色釉在器皿構成花朵、斑點或不規則的幾何紋等 ----色彩斑斕的色釉裝飾 ----雖稱為三彩，實際上並不限於三種色彩 ----往往採用二次燒成法，第一次素燒，溫度約在攝氏一千度左右，燒成坯胎；第二次在素胎上施釉，另行釉燒而溫度八百度 ----同一種色釉，可因濃淡深淺的不同需要，改變呈色劑與其他化學元素的含量比例 ----由這些基本色調，可配出許多中間色 ----唐三彩瑰麗色彩

Glass 琉璃 玻璃 ----透明的東西 ----源自梵文之音譯，原為藍寶石之意 ----玻璃的製造技術可能源自西亞，後傳入中國。 ----戰國時代已有像蜻蜓複眼一樣的玻璃珠 ----分為兩種 一為鹼金屬的，一為鉛玻璃。含有鈉或鉀等鹼金屬的玻璃，在西元前三千年前的西亞地區即有之。

琉璃工房

◇ 青銅 ◆ 銅和錫的合金 ◆ 加入錫使銅的熔點下降﹑合金硬度提高 ◆ 銅錫適當比例 ◇ 銅器合金比例 ◆ 銅：熔點高，1083℃，可塑性佳 ◆ 錫：熔點低，232℃ ◆ 85% Cu，15% Sn：熔點960℃，延展性增加，硬度增加，具光澤度

◇ 黃銅 ◆ 開發較青銅（銅﹑錫合金）為晚 ◆ 銅﹑鋅合金 → 鋅熔點420℃，沸點900℃，精煉時應小心控制，否則會高溫沸騰 ◆ 銅﹑鋅合金 → 鋅熔點420℃，沸點900℃，精煉時應小心控制，否則會高溫沸騰 ◆ 西元前五世紀，波斯大流士王金黃色茶杯 → 黃銅製品 製造技術傳至印度，再傳入中國 ．青銅鏡（含錫） ．黃銅鏡（含鋅） ．宋代銅鏡（含鉛﹑鋅） ．明代景德香爐：黃銅製品

◇ 鐵器時代 ◆ 金屬品質與經濟上的需要 ◆ 鐵礦普遍 ◆ 鐵製品：農具﹑工具﹑兵器 ◆ 鐵之物理性質比銅優異 ◆ 鐵的冶煉技術較銅為困難 ◆ 春秋戰國時代已使用鐵製工具

◆ 鐵的分類，依含碳量和雜質多寡 ．鑄鐵：含碳2.5~4.5% 不適於展延﹑鍛接 適於鑄造器物 ．鑄鐵：含碳2.5~4.5% 不適於展延﹑鍛接 適於鑄造器物 ．鍛鐵：含硫﹑磷﹑矽 質強韌 具延性﹑展性 可鍛造﹑焊接成種種器物 ．鋼鐵：質強而韌 (含碳量常小於1%) 適當熱處理下，可改變硬度﹑脆度 製刀劍﹑槍炮﹑甲板﹑鐵軌﹑機械﹑建築材料

◇ 鋼鐵的強化與改質 ◆ 加工硬化﹑添加合金元素﹑熱處理等三種方式 ◆ 適宜的熱處理：淬火﹑回火﹑控制碳含量﹑冷卻速率 ◇ 寶劍←熱處理﹑碳含量的控制

◇ 鐵器生產製造←→社會的影響 ◆ 農具，如鐵梨﹑臿﹑鋤﹑鐮﹑錘 →耕種技術產生根本變化 ◆ 工具的利用 →工藝技術﹑藝術的新風格 　◆ 農具，如鐵梨﹑臿﹑鋤﹑鐮﹑錘 　　 →耕種技術產生根本變化 　◆ 工具的利用 　　→工藝技術﹑藝術的新風格 　◆ 兵器如刀﹑劍﹑矢﹑鏃的改用鐵器 　　→改變戰爭思想，殺傷力的威勢

◇ 非鐵金屬（金﹑銀等貴重金屬） ◆ 精緻精工，加工技術繁複，造型美化 ◆ 西元兩千六百年前，美索不達米亞平原的皇宮貴族裝飾品 ◆ 金﹑銀為貴重金屬，產量稀少，售價昂貴，無法像銅器，灌注大件器物 ◆ 飲食器﹑法器﹑飾物 　　→如簪﹑鐲﹑戒指﹑耳環﹑佩﹑金碗﹑壼﹑盤

◇ 金：質地細密，具光澤的黃色金屬， 熔點1063℃，比重19.3 　◆ 延展性強 　◆ 在空氣中不氧化 　◆ 不受一般有機酸腐蝕，只溶於王 水 　◆ 可做飾品﹑貨幣 　◆ 永保色澤，為人所愛