宋代建窑黑釉瓷的磁性和穆斯堡尔谱研究
批准号:
12105137
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
夏艳芳
依托单位:
学科分类:
核分析技术及应用
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
夏艳芳
中文摘要
应用磁性、穆斯堡尔谱等分析技术进行的古陶瓷学研究是现代科技考古学中比较前沿的一个课题,也是一个研究热点。建窑在我国陶瓷史上占有重要的地位,对我国后世的制瓷业产生了深远的影响,具有极高的研究价值。本项目将以建窑窑址出土的宋代黑釉建盏以及新烧黑釉盏标本为研究对象,采用X射线荧光光谱、XRD、TEM等表征建盏胎和釉的成分、微结构及形貌特征。由穆斯堡尔谱研究分析建盏胎和釉中铁离子的自旋态、价态、磁弛豫和内磁场。由磁性测量结果分析其中过度金属离子的自旋态和价态,进而分析出其磁性变化。而后采用蒙特卡罗方法模拟并用模拟退火算法拟合它的磁特性,得到磁性离子之间的朗德因子、交换耦合常数。本项目深入了解古代建盏工艺技术以及完善现代黑釉盏烧制技术提供科学依据。
英文摘要
The study of magnetism and Mossbauer spectrum of ancient ceramics is a relatively frontier subject in modern science and technology archaeology, and it is also a research hotspot. Jian kiln plays an important role in the history of Chinese ceramics and has a profound influence on the porcelain industry in later generations. Therefore, it has very high research value. This project will take the black glazed porcelains unearthed from the Jian Kiln site in the Song Dynasty and the newly synthesized black glazed porcelains as the research objects. The composition, microstructure and morphology of the breviscapus and the glaze were characterized by X-ray fluorescence spectroscopy, XRD and TEM. The spin state, valence state, magnetic relaxation and internal magnetic field of iron ion in breviscerus and glaze were studied and analyzed by Mossbauer spectroscopy. The spin and valence states of the excess metal ions were analyzed by magnetic results, and then the magnetic changes were analyzed. The magnetic properties were simulated by Monte Carlo method and simulated annealing algorithm to obtain the Lande factor and exchange coupling constant between magnetic ions. This project provides a scientific basis for in-depth understanding of the ancient building technology and improving the firing technology of modern black glazed lamps.
以建盏为代表的黑釉盏因其独特的工艺广受国内外研究人员的关注,本项目通过穆斯堡尔谱技术研究我国黑釉建盏,对其烧制工艺的了解具有重要的考古科学价值。目前对于建盏的研究主要聚焦于建盏表层色泽的影响机制,而对于核分析技术在黑釉建盏的工艺解析和考古领域的应用还比较少。本项目结合穆斯堡尔谱、X射线衍射、扫描电镜等表征手段,首次对建盏的胎体和釉层进行铁相的同步分析。通过在80K低温下的穆斯堡尔谱测试排除了超顺磁氧化铁纳米颗粒的存在,证实釉中铁离子完全嵌入玻璃相。根据建盏的穆斯堡尔谱测试得到的超精细场磁性参数,分析推测建盏胎体的烧结温度在 800℃左右,而釉层的形成温度在 1100℃以上。通过还原指数分析来量化烧制参数与成色关系,进一步证明纯黑釉的形成需要强还原性气氛和高温。强烈的还原气氛和过高的烧成温度共同作用,使得以离子形式分散其中的铁浓度较高,最终形成了具有玻璃光泽的纯黑建盏釉面。本研究为含铁陶瓷材料的考古断代、工艺复原及现代高熵陶瓷开发提供新思路。此外,基于分子场理论建立了适用于无序系统的四晶格模型,研究了具有d3-d5超交换相互作用的钙钛矿结构的双磁性离子在晶格位置分布的计算。首次实现了磁性离子(Fe3+、Cr3+)在B位分布的定量计算与参数反演,突破传统反位缺陷点模型单一参数的限制。该方法解决了B位分布状态对宏观磁性影响的定量刻画难题,可以为优化长程有序度以提升材料性能以及为实验合成提供指导。
国内基金
海外基金