文物中的化學：這些精美文物是如何打造出來的？｜新知

文博時空/文文博時空 作者 徐之南

文物攝影｜杜廣磊

瓷器精美，青銅貴重，這些精美的文物又是如何打造出來的？如何控制瓷釉原料才能生產出青、白等多色釉瓷？如何發現了生漆這一美觀耐用的“人工塑料”？越王勾踐青銅劍又是如何歷經千年而不鏽？

古人的智慧超出想象，我們從硅酸鹽、金屬、日常生活三個方面，探討古人對化學知識的認識與應用，挖掘文物背後的科學原理，瞭解古人在科技方面的創造與智慧，體味中國古代科技的高光時刻。

【硅酸鹽】

硅酸鹽是硅、氧與其它化學元素 （主要是鋁、鐵、鈣、鎂、鉀、鈉等）結合而成的化合物的總稱。它在地殼中分佈極廣，是構成多數岩石（如花崗岩）和土壤的主要成分。大多數熔點高，化學性質穩定。

1. 青花釉裡紅瓷倉

元代青花釉裡紅瓷倉江西省博物院藏

瓷器由瓷胎、釉和彩三部分組成。單純施釉很難創造出帶有精美圖案的瓷器，因爲釉本身的表現力有限。比如我們常說的彩瓷，就是用顏料在瓷器上塗抹勾勒燒製而成。根據顏料所在的位置，就衍生出了兩類不同的釉彩，分別是釉下彩和釉上彩。

釉下彩，就是直接在坯體上使用顏料彩繪，繪畫完成後在坯體上罩一層透明釉，入窯高溫燒製後，即可得到釉下彩瓷器。釉上彩剛好相反，就是直接在瓷器的釉上施彩，再用700℃—900℃的低溫二次入窯燒製，固化彩料後，即可得到釉上彩瓷器。

青花和釉裡紅屬於高溫釉下彩。青白釉創始於北宋前期，其瓷器胎體潔白，釉料中三氧化二鐵含量低於0.99%，呈色介於青白二色之間。銅紅釉，或簡稱紅釉，以銅爲着色劑，在還原氣氛中燒成，元代纔開始熟練拿通體一色的銅紅釉燒成技術。青花以氧化鈷作着色劑，呈色較爲穩定，受空氣氧影響較小，燒製成功率較高；釉裡紅以銅紅料爲着色劑，在高溫還原氣氛下燒成，呈色不穩定，極易受密室中氯氣影響，難度大，成品率低。

此穀倉表面以施青白釉爲主；所有立柱和正面倉板均勻塗抹銅紅釉，欄杆，瓦當、屋脊上子和蓮花都用銅紅料點提裝飾；大門的對聯和背板的志銘以青花料書寫，倉側大字則用釉裡紅書寫。四種高溫釉（彩）工藝集於一件器物之上，在元代瓷器只此一例。此穀倉承宋代景德鎮青白釉之傳統，青白釉清澈透明，色調高準；元代瓷器上銅紅釉開始大面積施用，此器是最早的一件紀年紅釉瓷，也是所見的極少的幾件元代紀年青花釉裡紅瓷器之一。

2. 吳“永安三年”款青釉堆塑穀倉罐

三國 “永安三年”吳“永安三年”款青釉堆塑穀倉罐南京博物院藏

青瓷最早出現在江南，主要是當地富產優質高嶺土，還採用不同於北方饅頭窯的龍窯，從而將鐵含量降到1%，還產生1300度的高溫。它表現了漢晉青瓷的工藝水平，還生動復原了兩千多年的江南大族莊園生活，它是早期青瓷的典型代表。

從東漢後期開始，歷經三國、兩晉、南北朝制瓷工藝的長期實踐，到了隋唐，青瓷的燒製技術已經趨於成熟。對青瓷的研究結果表明，青瓷釉中含有1%-3%的氧化亞鐵，從而使釉色呈現青綠色。這不僅要求釉藥配比合理，特別是鐵離子含量要適當，而且燒製過程中須嚴格控制窯溫和控制通風狀況。

3. 北齊白釉綠彩長頸瓶

北齊武平六年（575年）北齊白釉綠彩長頸瓶河南省博物院藏

北齊白釉綠彩長頸瓶來自北齊武平六年（575年）的範粹墓，是目前考古工作者發現的最早一批白瓷。這批白瓷胎料比較細白，沒有上化妝土，釉層薄而滋潤，釉色乳白，但仔細看又呈現乳濁的淡青色。

它開創了中國陶瓷釉彩裝飾的先河，它是單色釉向彩色釉發展的重要一步，爲色彩斑斕的唐三彩奠定了工藝基礎。此器施純正透明釉，釉色薄而滋潤，玻璃質感較強，釉色普遍白中泛黃，有些釉厚處泛青色，在乳白色透明釉上施數道綠釉。胎料經過加工淘洗，比較細膩，呈灰白色，胎子外面還施了一層化妝土。

在中國陶瓷發展史上，早期的瓷器均屬於青瓷系統，白瓷的生產要晚於青瓷，白瓷生產的條件比青瓷更爲嚴格，必須降低胎、釉料中的鐵的含量。北齊白釉綠彩長頸瓶是中國發現的最早的白瓷器之一，它的出現標誌着制瓷工藝的巨大進步，它打破了青瓷一統天下的局面，爲以後彩瓷的發展奠定了基礎。

白瓷的燒造技術在唐代已較成熟，唐代邢窯白瓷精工製作，有潤滑如玉的觸感。經測試表明，邢窯白瓷的瓷胎中氧化硅含量一般在60%—65%之間，氧化鋁含量則高達28%-35%。氧化鐵、氧化鈦及其他金屬氧化物含量都非常低。原料中氧化鐵含量低，決定了邢窯瓷器的白度較高。

4.三彩釉陶載樂駱駝

唐代三彩釉陶載樂駱駝中國國家博物館藏

唐三彩是唐代獨特的一種低溫釉陶工藝，因以綠、黃、藍三色爲主故名，製造時入窯兩次，先燒釉，釉以鉛爲熔劑，高溫下呈玻璃狀可流淌。唐三彩駱駝載樂俑正是利用這一特點，使不同色釉於高溫下交混，製造出綺麗的藝術效果。

就胎體工藝而言，唐三彩駱駝載樂俑的胎骨爲瓷土胎，胎體裝飾上則是採用了先刻花後填彩的手法。就施釉技法而言，唐三彩駱駝載樂俑主要採用了“分區施釉法”和“點染融彩法”，前者是指器物上單彩、雙彩和三彩的痕跡同時存在；後者則是借鑑了國畫中的水墨暈染的手法，在陶器表面點上釉色以出現斑駁淋漓的效果。

進一步說，這件器物在施釉手法上主要採用的是“溜釉法”，即採用勺子等容器盛滿釉汁從器物周圍慢慢溜掛以施釉。在上釉過程中，由於唐三彩的釉流動性很大，玻璃質感較強，不同顏色的彩釉便會相互摻雜和融匯，呈現出獨特的藝術效果，而這也是唐三彩的精妙所在。

5.北宋鈞窯月白釉出戟尊

北宋北宋鈞窯月白釉出戟尊北京故宮博物院藏

通體施月白色釉，釉內氣泡密集，釉面有棕眼。器身邊棱處因高溫燒成時釉層熔融垂流，致使釉層變薄，映現出胎骨呈黃褐色。鈞窯較多的是玫瑰紫，月白釉作爲窯變的產物，數量是最少的。窯變釉原理與釉的化學成分及燒造工藝相關，鐵會變成綠色或藍色，銅則會呈現紅色。然而特意燒這種月白釉是非常困難的，只能是偶爾爲之。

鈞瓷通過器物、釉色以及對燒成工藝的嚴格控制展現出宋人的詩性美學。這一燒成技術的成熟與進步和窯爐結構性能的提升關係密切。尤其是柴燒工藝的普遍應用，不但給窯帶來工藝上的補充，更帶來藝術品質上的提升。利用薪柴作爲燃料來燒製，柴的火焰長而火力軟，在燒製過程中窯室內充滿着火焰，能夠充分排除窯內殘存的空氣，使外界空氣不易進入，爲燒製提供了有利保障。爲了獲得溼潤、含蓄如玉的釉質，工匠會嚴格控制燒成溫度與氣氛，利用低於燒成溫度條件下進行燒製來實現工藝理想。

6.元青花蕭何月下追韓信圖梅瓶

元代元青花蕭何月下追韓信圖梅瓶南京市博物館藏

元青花蕭何月下追韓信圖梅瓶燒造於景德鎮，在材料上選用的是從西城進口的蘇麻離青，蘇麻離青出自西亞地區，是一種低錳高鐵的鈷藍料，含量爲10%—19.05%，故其青花成色十分濃豔。這種青料燒成的最大特徵就是釉聚處會出現黑褐色結晶斑。

在繪畫技法上，此瓶採用了點榮技法，所有圖案、花紋都是一筆點畫完成，流暢有力，這點和傳統青花的分染技法有很大區別。白釉潔淨瑩潤，青料濃豔幽雅，二者相互映襯。加之遒勁的拓抹繪瓷筆法，使畫面有丹青之妙。

7.元藍釉白龍紋梅瓶

元代元藍釉白龍紋梅瓶現藏揚州博物館

元代的瓷器製作在繼承傳統的基礎上又有所創新，製作出了獨具特色的精品，這種霽藍釉梅瓶就是其中一種。元朝時，景德鎮採用了新的製作工藝，把“鈷”作爲呈色劑融在釉中，燒製出了美麗如藍寶石般的鈷藍釉。由於制瓷工匠掌握了鈷的呈色原理，所以此梅瓶具有色彩濃豔、釉層淳厚、光澤度強、透明度好的特點。

元藍釉白龍紋梅瓶通體施霽藍釉，雲龍、寶珠施青白釉。由於此梅瓶器形較大，胎體分三截成形，用釉藥粘接，接縫明顯可見，底部留有輪修痕跡。施釉方法是先在刻畫的龍紋和雲紋上施白釉，然後將紋飾罩上，其餘部分施藍釉。其生坯施釉，1280～1300℃高溫下一次燒成，工藝繼承元代傳統，延燒不斷。

8.紅山文化女神像

新石器時代紅山文化女神像遼寧省考古研究所藏

紅山文化女神像是紅山文化“女神廟”中衆多女神像中唯一完整的人像面部，真人大小，頭像以黃土摻草禾爲胎、未經燒製，出土時面部塗有紅彩，雙眼鑲嵌青色玉片。

女神像是人們看到的最早的祖先形象，是祖先用黃土所塑造的。但黃土作爲陶塑材料的可塑性大都很差，經過長期的燒陶經驗積累，先民認識到雜質少、黏性大的易熔黏土所和的泥料更具可塑性和凝膠性。

黏土是某些岩石風化的產物，由雲母、石英、高嶺土、方解石以及鐵的氧化物和有機物組成，是人類最早打交道的無機化合物的混合物。黏土的可塑性即泥料形狀變化的可能性，凝膠性則是指陶胚燒製過程中不易開裂的性質，與其化學組成和化學結構有關。可塑性和凝膠性取決於黏土中氧化鋁、氧化硅等鹽類膠狀物質及鐵、鈣、鎂、鈉、鉀等金屬氧化物所造成的電解質鹽類間的合理配比。一般來說，黏土中氧化鋁的含量高，可塑性會增強，而氧化鈣的含量高，則陶器會更容易變形。

除此之外，可塑性還與黏土顆粒的粗細有關，粗顆粒越多，可塑性越差。因此顆粒較細的紅土、沉積土、黑土等黏土是先民的更好選擇。當土質不夠細膩時，便可以通過淘洗來去除雜質提高凝膠性和可塑性，從而產生了專門淘洗黏土的淘洗池。在淘洗之後將黏土陳放一段時間，黏土中的固態成分在水分子的作用下變成飽含結晶水的凝膠體，進而使得黏土更具凝膠性。

隨着經驗的積累，人們逐漸意識到有摻和料的陶器會比沒有摻和料的更有耐熱急變性能。紅山文化女神像正是由黃土摻草禾而製成，從摻入植物葉莖或稻殼到摻入砂粒，人們的製陶工藝不斷髮展，對黏土等材質的認識也不斷增加。

9.新石器時代龍山文化彩繪蟠龍紋陶盤

新石器時代新石器時代龍山文化彩繪蟠龍紋陶盤中國國家博物館藏

彩繪蟠龍紋陶盤出土于山西襄汾陶寺遺址第3072號墓，陶盤內壁施黑色陶衣並磨光爲地，蟠龍紋以硃紅彩繪制而成，是彩繪陶的精美代表。彩繪陶又稱燒後彩繪陶，指將陶胎燒成之後在其表面進行彩繪的陶器，彩繪陶因繪製後不再燒彩，因此色料附着性不牢，花紋受潮或經水便很容易脫落。

陶盤內蟠龍形象以黑彩和紅彩繪成，紅黑配色的審美體現了當時先民對色彩的認知，也是他們對於顏色搭配的審美觀。而紅彩、黑彩也是新石器時代的彩陶器中使用最爲頻繁的顏色，其中，黑彩的着色劑主要是氧化錳；紅彩主要源自天然赤鐵礦，赤鐵礦也叫赭石，化學成分爲Fe2O3、屬六方晶系的氧化物礦物，是自然界分佈極廣的鐵礦物，也是一種重要的鍊鐵原料。除此之外，白色也是彩陶文化中常見的顏色，主要成分是高嶺土、含有鎂質的黏土、石膏和方解石等。

10.隋綠玻璃小瓶

隋隋綠玻璃小瓶中國國家博物館藏

綠玻璃蓋罐和綠玻璃小瓶都在陝西西安西郊李靜訓墓出土，但二者在製造上卻又有區分。綠玻璃蓋罐的製作採用的是魏晉時期引入的西方技術，區別於傳統的透明度不高的鉛玻璃，新技術含鈉鈣成分較高。而綠玻璃小瓶的質地爲高鉛玻璃，是中國自己製造的玻璃器。

中國古代玻璃技術萌芽於西周，到了戰國時期已發展起一個具有獨特化學組成的玻璃系統，沿用的是PbO-BaO-SiO2，和PbO-SiO2系統。戰國時期，鉛鋇玻璃出現，後又逐漸消失了。鉛玻璃則盛行於戰國、兩漢，而且一直延續到近代。在兩漢時期，一些地區曾出現過鉀玻璃。

此後，中國古代玻璃也由單一系統發展爲多系統，通過文化交流，吸收了外來技術。考古還曾發現戰國時期的少量類似於西方古羅馬璃製品的鉀鈣玻璃和鈉鈣玻璃製品。隋唐時期的玻璃成分則主要採用高鉛玻璃和鈉鈣玻璃兩種不同配方，鈉鈣玻璃在這段時期明顯增多，這也和當時東西方經濟文化往來分不開。

【金屬】

11.後母戊鼎

商代 後母戊鼎 中國國家博物館藏

青銅器，在古時被稱爲“金”或“吉金”（古以祭祀爲吉禮，故稱銅鑄之祭器爲“吉金”），是紅銅與錫、鉛的合金。古人發現，在紅銅中加入適當的錫，可以獲得更高的硬度，從而利用銅錫合金鑄造包括禮器和兵器在內的各種器具。

《考工記》出自於《周禮》，是中國春秋戰國時期記述官營手工業各工種規範和製造工藝的文獻。《考工記》中記載了我國古代創制的六種銅錫比例不同的合金成分配比，稱之爲“六齊” （“齊”，通假字，通“劑”，指合金配方），這是中國也是世界上最早的合金配製記載。

銅器比例在《考工記》中記載如下：“六分其金而錫居一，謂之鐘鼎之齊；五分其金而錫居一，謂之斧斤之齊；四分其金而錫居一，謂之戈戟之齊；三分其金而錫居一，謂之大刃之齊；五分其金而錫居二，謂之削殺矢之齊；金錫半，謂之鑑燧之齊。”這裡的“齊”指的就是銅錫比例。

專家經光譜定性分析與化學分析的沉澱法進行定量分析，“後母戊”青銅鼎含銅84.77%、錫11.64%、鉛2.79%，與戰國時期成書的《考工記築氏》所記鼎的銅錫比例基本相符，從中可見中國古代青銅文明的內在傳承。

青銅器由於是銅錫鉛合金，所以其顏色要看具體的合金比例。鉛和錫可以互溶在一起，所以鉛錫合金的顏色基本保持不變，爲銀白色，但若被鏽蝕以後會呈灰白色。鉛在青銅器中不與銅錫合金互溶，呈顆粒狀存在，可在一定程度上影響青銅器的色澤。所以一般來講，如果銅的含量偏高，則顏色閃金；如果錫的含量偏高，則顏色閃白。專家根據各地出土青銅器製品的實驗及結果進行分析，得出了更爲具體的結論：隨着錫含量的由少增多，青銅器的顏色產生黃、橙黃、金黃、銀白、銀灰五種顏色的變化。

剛剛鑄造完成的青銅器是金色，青銅器埋於地下，在空氣、水、電解液的作用下，會形成不同色彩的腐蝕覆蓋層：有黑色的氧化銅（CuO）、紅色的氧化亞銅（Cu2O）、靛藍色的硫酸銅（CuSO4）、藍色的硫酸銅（CuSO4·5H2O）、綠色的鹼式硫酸銅（CuSO4+3Ca（OH）2）白色的氯化亞銅礦（CuCl）、白色的氧化錫（SnO2）等不同色彩。鏽層一般不會改變青銅器物的形態，由於銅鏽的性質較穩定，也會保護器物免遭破壞。古色的腐蝕層，成爲青銅器莊嚴古樸、年代久遠的象徵。

12.春秋越王勾踐劍

春秋春秋越王勾踐劍湖北省博物館藏

勾踐劍劍身以黑色菱形幾何暗格花紋爲主，劍格還用藍色琉璃和綠松石構成了特殊的裝飾，由於表面花紋經過硫化處理，因此在千年之後依然豔麗非凡。劍與劍鞘完全融合，沒有一絲縫隙。劍首內壁有11道間隔0.2毫米的同心圓，紋理非常細緻，現在的工藝都很難輕鬆完成。最爲奇特的是劍體毫無鏽蝕，並且非常鋒利，考古隊員對其進行測試，二十餘層紙張竟可一劃而破。

在春秋時期，劍是重要的兵器之一，對劍的不同部位都有不同的要求，因此劍的不同部位所使用的銅、錫比例也不同。劍脊要求有柔韌度，能彎曲，因此錫含量較低；而劍身處要求鋒利、對敵時有力度，因此錫含量較高。專家推斷越王勾踐劍採用的是複合金屬熔鑄法，劍脊和劍刃是用兩種不同成分的青銅以榫式鑄接法鑄造而成。

13.花雙輪十二環錫杖

唐花雙輪十二環錫杖法門寺博物館藏

錫杖由五十八兩白銀，二兩黃金鑄造成型。鈑金，鑄造成型，紋飾鎏金。杖頭有垂直相交的銀絲盤曲的桃形雙輪，輪頂爲仰蓮束腰座，上託智慧珠一顆，雙輪每股各套鏨花塗金銀錫環三枚。

鎏金即鍍金，也叫“火鍍金”或“汞鍍金”。這種做法是把黃金塊或片剪碎，在1063℃的溫度下，按一兩黃金加七兩水銀的比例，使金溶化於水銀之中，冷卻後即成泥狀固體，俗稱“金泥”，然後把金泥用刷子塗抹於器物表面，用無煙炭火溫烤加熱，使水銀蒸發，黃金就固留於器表作爲裝飾。若要鎏金層厚一些，可反覆進行幾次。所鎏的金層經久不褪，產生絢麗的裝飾效果，而且能很好地保護器物表面不受氧化。鎏金工藝複雜而用料較儉，金黃銀白的色彩對比強烈，整體效果於富華端莊中帶有簡潔的情趣。我國在戰國時期就已發明了鎏金技術，這在世界上是最早的。

唐代金銀器製作方法很多，據《唐六典》記載，當時金的加工方法就有銷金、拍金、鍍金、織金、砑金、披金、泥金、鏤金、捻金、戧金、圈金、貼金、嵌金、裹金等14種之多，綜合運用，巧奪天工。唐代制銀使用吹灰法，就是用上等的爐灰先做成灰窠，將含銀的鉛砣置於窠中，加熱使熔化，鉛入灰中，純銀則留存於灰窠上。對出土銀器進行測定，其純度很高，說明唐代冶銀技術已達到較高水平。李白曾有“爐火照天地，紅星亂紫煙”的詩句，正是這種冶煉工藝的寫照，反映了當時金銀加工製作的盛況。

14.青銅盞

春秋 青銅盞 中國國家博物館藏

銅盞，作爲一種盛飯器，又被稱作“盆腹敦”。它的獨特之處在於其腹部形狀類似於盆狀，與那些與器蓋扣合而成的圓形敦在形態上有所區分。

眼前這件青銅盞，直口設計，腹部微微鼓起，底部呈圓形，三隻鏤空的螭紋足穩穩地支撐起整個器身。器蓋的正中央有一個平環形的捉手，由八組對稱的蟠螭紋巧妙地盤繞而成，螭首上下翻飛，螭身捲曲自如，螭尾則與器蓋緊密相連。捉手外側的蓋面上有四個環鈕，腹側也有環耳，器身上則裝飾着兩對獸耳和環耳。蓋面上，綯索紋、蟠虺紋和蟠螭紋交織成兩週精美的紋飾。蓋沿處則飾有一週鋸齒紋，沿下還有三個附獸首狀的邊卡。器身上也同樣裝飾着兩週綯索紋、蟠虺紋帶和一週鋸齒紋。

而這件銅盞最爲引人矚目的地方，無疑是蓋柄和器下的三足。它們都採用了複雜的鏤空裝飾，玲瓏剔透，展現了精湛的鑄造工藝。很可能是早期採用失蠟法鑄造的器物之一。失蠟法，這一古老的鑄造技術，是通過製作易熔的黃蠟或蜂蠟模型，再用細泥漿多次澆淋並塗上耐火材料使其硬化，形成鑄型。隨後，通過烘烤使蠟模融化流出，留下的泥殼形成空腔。最後，藉助這一空腔澆鑄青銅液，從而成器。這件青銅盞作爲目前已知較早使用失蠟法鑄造的器物之一，不僅紋飾精美，而且工藝成熟，充分顯示了失蠟法鑄造在中國有着悠久的歷史傳統。

日用

15.唐永泰公主墓壁畫宮女圖（1組）

唐 唐永泰公主墓壁畫宮女圖（1組） 陝西曆史博物館藏

壁畫所用的顏料基本上是天然礦物顏料，如白堊、鉛白、鐵紅、硃砂、鉛丹、胭脂等，是從礦石中提煉出來的顏色。礦石能夠耐受光照射與氣候的變化而具有色澤厚重、色質純淨、色彩穩定、色相純美、歷久不變色等特點，而且礦石多爲結晶體礦石所制，結晶體的光澤增加了色彩的明度，色彩發光效果好，覆蓋力極強。

唐代壁畫在繪製時多使用多種天然礦物顏料，如研究者運用科學儀器對陝西曆史博物館收藏的近十幾座墓的壁畫樣品進行分析後發現：唐墓壁畫顏料白灰層含有各種色系的礦物顏料，如白色系有白堊（石灰，方解石）、鉛白（胡粉）；紅色系有鐵紅（赭石，土紅 ）、硃砂、鉛丹、胭脂；黃色系有密陀僧 、土黃、藤黃，除此還有綠色系、藍色系、黑色系、紫色系等多種色系。

其中紅色系中的鐵紅的主要成分是氧化鐵，是一種無機化合物，化學式爲Fe2O3，爲紅棕色粉末，不溶於水，主要用作無機顏料，用於油漆、橡膠、塑料、建築等的着色。

硃砂，大紅色，有金剛光澤至金屬光澤，屬三方晶系。硃砂的主要成分爲硫化汞，但常夾雜雄黃、磷灰石、瀝青質等。爲古代方士煉丹的主要原料，也可製作顏料﹑藥劑。

鉛丹，也稱爲紅丹或紅鉛，主要成分爲四氧化三鉛（Pb3O4)，一般通過鉛或一氧化鉛高溫煅燒而獲得，其顏色依純度不同而呈現橙黃色或橙紅色，因而，鉛丹並不像硃砂那般呈正紅色。比較有趣的是，鉛丹單獨使用時，變色最嚴重，均由紅色轉化爲棕黑色的二氧化鉛，而與硃砂混合使用時，就不會發生變色，這是因爲當鉛丹和硃砂混合使用時，由於硃砂內的Hg是重金屬離子，能有效地抑制黴菌在混合顏料表面的生長，不能產生過氧化氫，使鉛丹的氧化反應難以發生。

16.陸機《平復帖》卷

西晉陸機《平復帖》卷故宮博物院藏

陸機《平復帖》卷所用紙張是黃麻紙，一種用黃蘗汁染制麻紙而成的古代名紙，由東晉著名的醫藥學家葛洪（281—341年）發明，紙質粗厚，耐久防蛀。

造紙術是中國四大發明之一，距今已有2000多年曆史。東漢時期，經過宦官蔡倫改進造紙工藝，用樹皮、麻頭、破布、舊漁網等植物纖維爲原料造紙，紙的質量大大提高。造紙的基本原理是將纖維素質的原料通過加工處理，製成紙張。在這個過程中，涉及多種化學反應，包括水解反應、還原反應、酸鹼反應等。

首先，在造紙的過程中需要將纖維素材料打成紙張。它的主要原理是利用高溫、高壓和特定的化學品將木材等原材料分解成纖維素和其他物質，在這個過程中，木質素、半纖維素和其他物質被放置在鹼性環境中，水解成單糖（不能再被簡單水解成更小的糖類的分子），再通過還原反應形成醇和羧酸（分子中含有羧基，即—COOH），最終生成纖維素（由葡萄糖組成的大分子多糖）。

鹼液蒸煮製作漿法，鹼性物質Ca(OH)2（氫氧化鈣）與NH4Cl（氯化銨）反應，生成CaCl2（氯化鈣）、NH3（氨氣）和H2O（水）。即：2NH4Cl+Ca(OH)2→CaCl2+2NH3↑+2H2O。或者是加入鹼性物質NaOH（氫氧化鈉）與CO2（二氧化碳）發生反應，生成Na2CO3（碳酸鈉）和H2O（水）。即：2NaOH+CO2→Na2CO3+H2O。

其次，在造紙過程中需要將漿狀的纖維素材料在水中攪拌，形成纖維素纖維，且多加入增白劑、防水劑、顏色染劑等。比如東晉醫藥學家葛洪用黃蘗汁浸染麻紙，在此基礎上，又發展成把紙進行“入潢”處理的方法。所謂入潢，就是將麻紙放到黃蘗汁中浸一下，立刻取出晾乾，這樣就得到“黃麻紙”（即黃色的麻紙）。而黃蘗是芸香科落葉喬木，皮中有生物鹼，既是染料，又是殺蟲防蛀劑，能很好地解決紙張保護問題。

17.王珣《伯遠帖》卷

東晉王珣《伯遠帖》卷（局部）故宮博物院藏

古人所使用的墨的製作也十分有趣，蘊藏着豐富的化學、物理知識。古人使用的墨一般是塊狀，稱爲“墨錠”，不同於現在的墨的液體形態，是將墨團分成小塊放入銅模或木頭模後再使用；因其產地不同，又分爲瑞墨、徽墨、絳墨等。

古人留下的書法墨跡歷久彌新，這與他們使用的墨有直接關係。古人所使用的墨的主要成分是炭黑，屬於碳單質的一種形式。在常溫下，碳單質的化學性質穩定，不易發生化學變化，所以古人留下的書法墨跡才能經受時間的洗滌。

北宋科學家沈括在《夢溪筆談》中對墨的製作過程有如下記載：“（石油）燃之如麻，但煙甚濃，……予疑其煙可用，試掃其煤以爲墨，黑光如漆，鬆墨不及，遂大爲之”“其識文爲‘延川石液’者是也，此物後必大行於世，自予始爲之”。從沈括的記載中可以瞭解到，古人使用的墨主要由松脂和石油製得，而用石油所制的墨的質量相比鬆墨要好。

傳統制墨工藝有煉煙和料、製作、曬乾、描金等。煉煙包括油煙和松煙的煉製，要嚴格控制火候、出入風口，掌握收煙時間，才能保證煙炱黑度、細度、油分、灰分。在燃燒過程中有一個有趣的現象，就是會產生黑色的煙，這背後有着化學反應。松脂和石油的主要成分均是有機物，含有豐富的碳元素，在它們燃燒的過程中，部分碳元素轉化爲炭黑（黑煙），碳元素的含量越高，有機物越不易充分燃燒，越容易產生黑煙。在制墨時，通常將碗覆蓋在燃燒的松脂或石油之上，利用了有機物不充分燃燒易產生黑煙這一現象，便可以獲得炭黑了，之後再用獲取的炭黑製作成墨，供文人雅士使用。

18.孫位《高逸圖》卷

唐朝孫位《高逸圖》捲上海博物館藏

此卷爲孫位所作，描繪的是魏晉時期竹林七賢的故事，故又名《竹林七賢圖》。竹林七賢喝的是什麼酒呢？它又是怎樣釀造的？他們喝的酒實際上主要是以糧食爲原料的發酵原汁酒，即今習稱的黃酒。在周朝，酒只能在祭祀時用，不能常飲，飲也不能至醉。釀酒會喪德亂行，國家也會因此覆滅。但事實上，禁酒並沒有被真正執行，釀酒業依然蓬勃發展。

伴隨着釀酒業的興旺，釀酒技術也不斷髮展，酒的度數也在不斷提高。“酎” （zhòu）是春秋戰國時最受歡迎的酒類，它的生產遂被推廣和發展。採用多次發酵以提高酒的酒度，最典型的例子就是“九醞春酒法”，用水五石，用曲三十斤，用稻米一次九石，計九次共八十一石。由於這時的酒麴已以根黴爲主，所以根黴能在發酵中不斷繁殖，不斷地將澱粉分解爲糖類，再由酵母菌將部分糖類轉化爲酒精。整個發酵過程中只加了五石水，用水量也是很少的，因而釀製的酒比較醇厚，略帶點甜味。酒的口味已遠較商周時的醴、酎要好，竹林七賢喝的酒可能就是這一類酒。

19.李公麟《摹韋偃牧放圖》卷

北宋李公麟《摹韋偃牧放圖》卷北京故宮博物院藏

該卷是北宋畫家李公麟創作的絹本水墨淡設色畫，是其摹古之作，全圖共畫1286匹馬和143人，顯示了大唐帝國的強盛，充分展現了原作者集羣馬成勢的藝術能力。《臨韋偃牧放圖》是李公麟唯一的存世之作，彌足珍貴。

宋朝水墨畫大興，與制墨工藝特別是油煙墨工藝的完全成熟有直接關係。首先，油煙墨相對於其他墨類，堅實細膩，色澤黑亮，具有光澤，適宜繪畫。宋代及以後的油煙墨都是桐油和豬油做的，其燃料是桐油、菜籽油、胡麻油等植物油，桐油煙的化學屬性與漆煙基本相同。因油類燃料燃燒後蒸發的碳黑含有脂類成分，因此墨的磨口有光澤。

其次，也正是因爲水墨畫的另一畫基材質———宣紙的發明，使水墨本身和特性，得到了充分發揮。“宣紙”這種特殊材料的產生，打破了早期中國繪畫製作的複雜性。早期顏色只有礦物色或植物色等原生色，需要畫家“三礬九染”，設色繁複，致使以“繪畫”爲遊戲的文人畫家不能隨心抒性。而墨製作工藝的高度完善，使墨的特性在宣紙上，表現得淋漓盡致。最後，使畫家們逐漸對畫面意境的表現產生了慾望。而文人畫家受“儒、釋、道”文化的影響，以“王維”爲宗師，在前人“破筆畫”基礎上，借用宣紙特性及毛筆書法，在“宣紙”上通過墨色筆法可以呈現意想不到的韻味來“直抒胸臆”。

20.西夏文佛經《吉祥遍至口和本續》紙本

西夏西夏文佛經《吉祥遍至口和本續》紙本國家版本館藏

《本續》用麻紙印製，具有明顯的地方特色。西夏立國後，在不斷輸入中原紙張的同時，逐漸掌握了造紙技術，政府機構中設有紙工院管理造紙，並有專業紙匠。現存的西夏書籍多用麻紙印製，與宋元流行的皮紙有明顯的區別。這說明西夏國內紙的品種很多，造紙技術較爲發達。

在西夏後期漢文寫本《雜字》“器用物部”中，記載西夏當時的紙有“表紙、大紙 、小紙、三抄、連抄、小抄、銀碗、紙馬、折四、折五、匙箸、金紙、銀紙、蠟紙、京紙”等十幾種。西夏辭書《文海》在解釋紙時說：“此者白淨麻布樹皮等造紙也。”這說明西夏國當地有自產紙，並以麻布和樹皮爲造紙原料。

西夏麻紙的打漿度約40°SR，比敦煌寫經紙低得多，而這是否與採用麻布作爲原料有關，也有待分析。

21.河姆渡出土朱漆碗

新石器時代河姆渡出土朱漆碗現藏浙江省博物館

漆器是用天然漆在各種器物的表面上所製成的器具及工藝品。天然漆，又名大漆、生漆，是漆樹皮內流出的白色乳液，是一種油溶性樹脂。其主要的化學成分爲漆酚、漆酶。在一定的溫度和溼度下，漆酶在化學反應下能產生漆膜。生漆本身也是一種高分子材料，當它被用來塗飾木器時，乾燥後就會形成一層堅牢、光亮的薄膜覆蓋在器物表面，不僅保護了器物本身，還使其明亮美觀，此外這層膜還具有一定的耐熱、耐酸鹼能力。

新石器時代河姆渡文化木胎朱漆碗的圈足和外壁上塗的硃紅色塗料，爲天然生漆。漆膜由三種不同含量的元素組成，其中漆膜光澤的主要成分爲氧化鐵。這一發現表明早在六、七千年之前，中國長江流域的人們已將天然漆用於裝飾生活器具的表面。

春秋戰國時，漆器數量變大，分佈變廣，色漆的調配技術得到極好的發展。這一時期在製造彩色漆器的時候，會用桐油和各種顏料或染料構成的抽彩加繪各種花紋圖案。桐油是我國特產的應用得比較廣泛的乾性植物油。它是從油桐樹種子中榨出來的，主要成分是桐油酸。桐油和漆液合用是化學技術史上的卓越創舉。朱然墓出土的貴族生活圖漆盤、司馬金龍墓出土的漆屏、湖北江陵望山1號墓出土的彩漆木雕小座屏、曾侯乙墓出土的戰國彩繪樂舞圖鴛鴦形漆盒，都是這段時期漆工藝發展的印證。

秦漢時期，油漆技術進入了一個新的發展階段，皇家盛行將漆器作爲陪藏品埋入墳墓，如馬王堆一號墓木棺槨、西漢識文彩繪盝頂長方形漆奩和西漢黑漆朱繪六博具等。

排版 | 小謝

圖片 | 杜廣磊

設計 | 尹莉莎

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