2.2 表面張力和重力對釉滴表面形狀的綜合影響

通過對燒成后各釉滴的形狀觀察，可以看出: 對于大直徑的釉滴，重力的影響大于表面張力的影響，致使其形狀呈扁平的球冠狀，與薄板的潤濕角小于90°；中等直徑的釉滴所受重力和表面張力較為均衡，其形狀為半球狀，與薄板的潤濕角約等于90°；小直徑的釉滴所受重力小于表面張力，其形狀接近于球形，與薄板的潤濕角大于90°，甚至接近于180°。

2.3 表面張力對青瓷制品釉面質量的影響

龍泉青瓷的燒制結果見表2。

表2 龍泉青瓷梅子青釉燒成試驗成果表

釉層表面平整、光滑、圓潤，氣泡較密集、較細小、分布均勻、釉呈梅子青色、乳濁，不見針眼和凹陷；小杯邊沿釉層覆蓋比較飽滿、氣泡稀少、較大。

龍泉青瓷在燒制過程中，隨著溫度的升高，由于表面張力的作用，杯子表面質點不斷移動和擴散，最終達到平衡狀態(tài)，使熔體均勻化，釉層表面凹凸不平得以自發(fā)修復，逐漸呈現(xiàn)平整、光滑、發(fā)亮的狀態(tài)。最先圓潤、發(fā)亮的部位是杯子的口沿，這是因為杯子口沿的曲率最大，所受表面張力最大，由表面張力產生的指向熔體內部的附加壓力也最大。

采用氧化氣氛燒成時，釉層表面平整、光滑，氣泡密集、細小、分布均勻、釉呈米黃色、乳濁、見針眼和凹陷，小杯邊沿釉層覆蓋比較單薄。采用還原氣氛燒成時，釉層表面平整、圓潤、光滑，氣泡較密集、較細小、分布均勻、釉呈梅子青色、乳濁，不見針眼和凹陷，小杯邊沿釉層覆蓋比較飽滿。對比氧化氣氛和還原氣氛燒成結果，其不同之處在于表面張力的作用效果不同，在還原氣氛下的表面張力比在氧化氣氛下大20%左右。氧化氣氛下燒制出現(xiàn)的針孔和凹陷現(xiàn)象，在還原氣氛下燒制，由于表面張力的增大，得以自動補平。對于小杯邊沿氧化氣氛燒制釉層覆蓋較薄，使得氣泡易于排出，氣泡數(shù)量較少，尺寸較大。還原氣氛燒制釉層覆蓋較為飽滿，氣泡數(shù)量變多，尺寸變小，這是因為氧化氣氛燒制小杯邊沿上釉所受重力大于表面張力，使得釉層變薄，還原氣氛燒制釉層所受到的表面張力變大而所受重力不變，使得小杯邊沿釉層覆蓋相對變厚。至于燒成制品氣泡的數(shù)量和大小，影響因素涉及胎和釉的組成、胎和釉中氧化鐵的含量、釉的高溫黏度、表面張力、釉的厚度，以及燒成溫度和燒成氣氛，表面張力只是其中的一項。表面張力能使釉熔體中的大氣泡變得更大更容易排出，而對于小氣泡則變小甚至溶解于釉中而消失。

3 分析和討論

由熔體作用力理論可知，組成熔體的質點間存在著作用力。當質點處于平衡位置時，即質點間距r＝r0(r0＝10?1?)時，引力等于斥力，質點間作用力為0；質點間距r>r0，作用力為引力；質點間距r<r0，作用力為斥力；當質點間距r>10r0時，引力和斥力均為0，如圖3所示。

圖3 質點間作用力示意圖

如果以質點中心為圓心，10r0為半徑作一球面，顯然只有在這個球面內的質點才對位于球心上的質點有作用力。熔體的表面層厚度等于質點作用球半徑的一層，在表面層內熔體質點受力的情況跟熔體內部的質點的受力情況有所不同。由圖4可見，位于熔體內部的質點A受到周圍對稱分布的質點的作用，其合力為0。熔體表面層質點上下分布對稱性被打破，處于表層內的熔體質點B、C和D都受到了一個指向熔體內部的力的作用從而向熔體內部移動，使得質點間距離減小，引力轉化為斥力，最終到達平衡狀態(tài)。在平行熔體表面的方向，熔體表面層內的質點分布是均勻的，只是間距比較大，質點間作用力表現(xiàn)為引力，這便是熔體的表面張力。由于表面張力的作用，質點之間的距離減小，使得熔體表面積減小，而一定體積的熔體中球體的表面積最小，所以熔體表面有形成球面的趨勢，但這種趨勢會受重力的影響而改變。重力是所有組成熔體的質點所受的力的合力，而表面張力只是表面一層質點間的引力，表面張力相對于重力而言微乎其微，所以對于大體積的熔體，重力作用遠大于表面張力作用，液面呈現(xiàn)平面。對于小體積熔體來說，組成熔體總的質點數(shù)較少，表面張力已接近重力，甚至超過重力，使得液面呈現(xiàn)弧形甚至球形。上述的釉滴實驗可以證實這點。

圖4 質點間作用力示意圖

如果熔體表面是凸面，如圖5b所示，因表面張力沿周界與熔體面相切，則沿周界各個方向的表面張力f將產生一個指向熔體內部的合力p(正壓力)，使得熔體表面曲率變小。如果液面是凹面，如圖5c所示，表面張力的合力將指向熔體外部，對熔體則產生一個負壓力，使得凹面變平，甚至有可能轉化為凸面。由于表面張力的作用，熔體表面能夠截凸補凹，自動修復，表面平滑，這正是陶瓷釉層表面能夠平整光滑的主要原因。

圖5 彎曲液面下的附加壓強

4 結論

1) 表面張力是熔體表面層由于質點作用力不均衡而產生的使熔體表面收縮的力。

2) 由于表面張力的作用，熔體表面有形成球面的趨勢，只是由于重力的作用使得這種趨勢得以改變。熔體最終呈現(xiàn)的形狀和熔體體積的大小有關系，熔體體積的大小不同，則表面張力和重力的影響程度不同。大體積的熔體，表面張力遠小于重力作用，使得熔體表面呈平面狀。小體積的熔體，表面張力大于重力作用，熔體表面呈弧形甚至球形。

3) 陶瓷在燒制過程中，由于表面張力的作用，熔體表面質點不斷移動和擴散，最終達到平衡狀態(tài)，使熔體均勻化，釉層表面凹凸不平得以自發(fā)修復，逐漸呈現(xiàn)平整、光滑、發(fā)亮的狀態(tài)。