文博时空/文文博时空 作者 徐之南
文物摄影｜杜广磊
瓷器精美，青铜贵重，这些精美的文物又是如何打造出来的？如何控制瓷釉原料才能生产出青、白等多色釉瓷？如何发现了生漆这一美观耐用的“人工塑料”？越王勾践青铜剑又是如何历经千年而不锈？
古人的智慧超出想象，我们从硅酸盐、金属、日常生活三个方面，探讨古人对化学知识的认识与应用，挖掘文物背后的科学原理，了解古人在科技方面的创造与智慧，体味中国古代科技的高光时刻。
【硅酸盐】
硅酸盐是硅、氧与其它化学元素 （主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等）结合而成的化合物的总称。它在地壳中分布极广，是构成多数岩石（如花岗岩）和土壤的主要成分。大多数熔点高，化学性质稳定。
1. 青花釉里红瓷仓
元代青花釉里红瓷仓江西省博物院藏
瓷器由瓷胎、釉和彩三部分组成。单纯施釉很难创造出带有精美图案的瓷器，因为釉本身的表现力有限。比如我们常说的彩瓷，就是用颜料在瓷器上涂抹勾勒烧制而成。根据颜料所在的位置，就衍生出了两类不同的釉彩，分别是釉下彩和釉上彩。
釉下彩，就是直接在坯体上使用颜料彩绘，绘画完成后在坯体上罩一层透明釉，入窑高温烧制后，即可得到釉下彩瓷器。釉上彩刚好相反，就是直接在瓷器的釉上施彩，再用700℃—900℃的低温二次入窑烧制，固化彩料后，即可得到釉上彩瓷器。
青花和釉里红属于高温釉下彩。青白釉创始于北宋前期，其瓷器胎体洁白，釉料中三氧化二铁含量低于0.99%，呈色介于青白二色之间。铜红釉，或简称红釉，以铜为着色剂，在还原气氛中烧成，元代才开始熟练拿通体一色的铜红釉烧成技术。青花以氧化钴作着色剂，呈色较为稳定，受空气氧影响较小，烧制成功率较高；釉里红以铜红料为着色剂，在高温还原气氛下烧成，呈色不稳定，极易受密室中氯气影响，难度大，成品率低。
此谷仓表面以施青白釉为主；所有立柱和正面仓板均匀涂抹铜红釉，栏杆，瓦当、屋脊上子和莲花都用铜红料点提装饰；大门的对联和背板的志铭以青花料书写，仓侧大字则用釉里红书写。四种高温釉（彩）工艺集于一件器物之上，在元代瓷器只此一例。此谷仓承宋代景德镇青白釉之传统，青白釉清澈透明，色调高准；元代瓷器上铜红釉开始大面积施用，此器是最早的一件纪年红釉瓷，也是所见的极少的几件元代纪年青花釉里红瓷器之一。
2. 吴“永安三年”款青釉堆塑谷仓罐
三国 “永安三年”吴“永安三年”款青釉堆塑谷仓罐南京博物院藏
青瓷最早出现在江南，主要是当地富产优质高岭土，还采用不同于北方馒头窑的龙窑，从而将铁含量降到1%，还产生1300度的高温。它表现了汉晋青瓷的工艺水平，还生动复原了两千多年的江南大族庄园生活，它是早期青瓷的典型代表。
从东汉后期开始，历经三国、两晋、南北朝制瓷工艺的长期实践，到了隋唐，青瓷的烧制技术已经趋于成熟。对青瓷的研究结果表明，青瓷釉中含有1%-3%的氧化亚铁，从而使釉色呈现青绿色。这不仅要求釉药配比合理，特别是铁离子含量要适当，而且烧制过程中须严格控制窑温和控制通风状况。
3. 北齐白釉绿彩长颈瓶
北齐武平六年（575年）北齐白釉绿彩长颈瓶河南省博物院藏
北齐白釉绿彩长颈瓶来自北齐武平六年（575年）的范粹墓，是目前考古工作者发现的最早一批白瓷。这批白瓷胎料比较细白，没有上化妆土，釉层薄而滋润，釉色乳白，但仔细看又呈现乳浊的淡青色。
它开创了中国陶瓷釉彩装饰的先河，它是单色釉向彩色釉发展的重要一步，为色彩斑斓的唐三彩奠定了工艺基础。此器施纯正透明釉，釉色薄而滋润，玻璃质感较强，釉色普遍白中泛黄，有些釉厚处泛青色，在乳白色透明釉上施数道绿釉。胎料经过加工淘洗，比较细腻，呈灰白色，胎子外面还施了一层化妆土。
在中国陶瓷发展史上，早期的瓷器均属于青瓷系统，白瓷的生产要晚于青瓷，白瓷生产的条件比青瓷更为严格，必须降低胎、釉料中的铁的含量。北齐白釉绿彩长颈瓶是中国发现的最早的白瓷器之一，它的出现标志着制瓷工艺的巨大进步，它打破了青瓷一统天下的局面，为以后彩瓷的发展奠定了基础。
白瓷的烧造技术在唐代已较成熟，唐代邢窑白瓷精工制作，有润滑如玉的触感。经测试表明，邢窑白瓷的瓷胎中氧化硅含量一般在60%—65%之间，氧化铝含量则高达28%-35%。氧化铁、氧化钛及其他金属氧化物含量都非常低。原料中氧化铁含量低，决定了邢窑瓷器的白度较高。
4.三彩釉陶载乐骆驼
唐代三彩釉陶载乐骆驼中国国家博物馆藏
唐三彩是唐代独特的一种低温釉陶工艺，因以绿、黄、蓝三色为主故名，制造时入窑两次，先烧釉，釉以铅为熔剂，高温下呈玻璃状可流淌。唐三彩骆驼载乐俑正是利用这一特点，使不同色釉于高温下交混，制造出绮丽的艺术效果。
就胎体工艺而言，唐三彩骆驼载乐俑的胎骨为瓷土胎，胎体装饰上则是采用了先刻花后填彩的手法。就施釉技法而言，唐三彩骆驼载乐俑主要采用了“分区施釉法”和“点染融彩法”，前者是指器物上单彩、双彩和三彩的痕迹同时存在；后者则是借鉴了国画中的水墨晕染的手法，在陶器表面点上釉色以出现斑驳淋漓的效果。
进一步说，这件器物在施釉手法上主要采用的是“溜釉法”，即采用勺子等容器盛满釉汁从器物周围慢慢溜挂以施釉。在上釉过程中，由于唐三彩的釉流动性很大，玻璃质感较强，不同颜色的彩釉便会相互掺杂和融汇，呈现出独特的艺术效果，而这也是唐三彩的精妙所在。
5.北宋钧窑月白釉出戟尊
北宋北宋钧窑月白釉出戟尊北京故宫博物院藏
通体施月白色釉，釉内气泡密集，釉面有棕眼。器身边棱处因高温烧成时釉层熔融垂流，致使釉层变薄，映现出胎骨呈黄褐色。钧窑较多的是玫瑰紫，月白釉作为窑变的产物，数量是最少的。窑变釉原理与釉的化学成分及烧造工艺相关，铁会变成绿色或蓝色，铜则会呈现红色。然而特意烧这种月白釉是非常困难的，只能是偶尔为之。
钧瓷通过器物、釉色以及对烧成工艺的严格控制展现出宋人的诗性美学。这一烧成技术的成熟与进步和窑炉结构性能的提升关系密切。尤其是柴烧工艺的普遍应用，不但给窑带来工艺上的补充，更带来艺术品质上的提升。利用薪柴作为燃料来烧制，柴的火焰长而火力软，在烧制过程中窑室内充满着火焰，能够充分排除窑内残存的空气，使外界空气不易进入，为烧制提供了有利保障。为了获得湿润、含蓄如玉的釉质，工匠会严格控制烧成温度与气氛，利用低于烧成温度条件下进行烧制来实现工艺理想。
6.元青花萧何月下追韩信图梅瓶
元代元青花萧何月下追韩信图梅瓶南京市博物馆藏
元青花萧何月下追韩信图梅瓶烧造于景德镇，在材料上选用的是从西城进口的苏麻离青，苏麻离青出自西亚地区，是一种低锰高铁的钴蓝料，含量为10%—19.05%，故其青花成色十分浓艳。这种青料烧成的最大特征就是釉聚处会出现黑褐色结晶斑。
在绘画技法上，此瓶采用了点荣技法，所有图案、花纹都是一笔点画完成，流畅有力，这点和传统青花的分染技法有很大区别。白釉洁净莹润，青料浓艳幽雅，二者相互映衬。加之遒劲的拓抹绘瓷笔法，使画面有丹青之妙。
7.元蓝釉白龙纹梅瓶
元代元蓝釉白龙纹梅瓶现藏扬州博物馆
元代的瓷器制作在继承传统的基础上又有所创新，制作出了独具特色的精品，这种霁蓝釉梅瓶就是其中一种。元朝时，景德镇采用了新的制作工艺，把“钴”作为呈色剂融在釉中，烧制出了美丽如蓝宝石般的钴蓝釉。由于制瓷工匠掌握了钴的呈色原理，所以此梅瓶具有色彩浓艳、釉层淳厚、光泽度强、透明度好的特点。
元蓝釉白龙纹梅瓶通体施霁蓝釉，云龙、宝珠施青白釉。由于此梅瓶器形较大，胎体分三截成形，用釉药粘接，接缝明显可见，底部留有轮修痕迹。施釉方法是先在刻画的龙纹和云纹上施白釉，然后将纹饰罩上，其余部分施蓝釉。其生坯施釉，1280～1300℃高温下一次烧成，工艺继承元代传统，延烧不断。
8.红山文化女神像
新石器时代红山文化女神像辽宁省考古研究所藏
红山文化女神像是红山文化“女神庙”中众多女神像中唯一完整的人像面部，真人大小，头像以黄土掺草禾为胎、未经烧制，出土时面部涂有红彩，双眼镶嵌青色玉片。
女神像是人们看到的最早的祖先形象，是祖先用黄土所塑造的。但黄土作为陶塑材料的可塑性大都很差，经过长期的烧陶经验积累，先民认识到杂质少、黏性大的易熔黏土所和的泥料更具可塑性和凝胶性。
黏土是某些岩石风化的产物，由云母、石英、高岭土、方解石以及铁的氧化物和有机物组成，是人类最早打交道的无机化合物的混合物。黏土的可塑性即泥料形状变化的可能性，凝胶性则是指陶胚烧制过程中不易开裂的性质，与其化学组成和化学结构有关。可塑性和凝胶性取决于黏土中氧化铝、氧化硅等盐类胶状物质及铁、钙、镁、钠、钾等金属氧化物所造成的电解质盐类间的合理配比。一般来说，黏土中氧化铝的含量高，可塑性会增强，而氧化钙的含量高，则陶器会更容易变形。
除此之外，可塑性还与黏土颗粒的粗细有关，粗颗粒越多，可塑性越差。因此颗粒较细的红土、沉积土、黑土等黏土是先民的更好选择。当土质不够细腻时，便可以通过淘洗来去除杂质提高凝胶性和可塑性，从而产生了专门淘洗黏土的淘洗池。在淘洗之后将黏土陈放一段时间，黏土中的固态成分在水分子的作用下变成饱含结晶水的凝胶体，进而使得黏土更具凝胶性。
随着经验的积累，人们逐渐意识到有掺和料的陶器会比没有掺和料的更有耐热急变性能。红山文化女神像正是由黄土掺草禾而制成，从掺入植物叶茎或稻壳到掺入砂粒，人们的制陶工艺不断发展，对黏土等材质的认识也不断增加。
9.新石器时代龙山文化彩绘蟠龙纹陶盘
新石器时代新石器时代龙山文化彩绘蟠龙纹陶盘中国国家博物馆藏
彩绘蟠龙纹陶盘出土于山西襄汾陶寺遗址第3072号墓，陶盘内壁施黑色陶衣并磨光为地，蟠龙纹以朱红彩绘制而成，是彩绘陶的精美代表。彩绘陶又称烧后彩绘陶，指将陶胎烧成之后在其表面进行彩绘的陶器，彩绘陶因绘制后不再烧彩，因此色料附着性不牢，花纹受潮或经水便很容易脱落。
陶盘内蟠龙形象以黑彩和红彩绘成，红黑配色的审美体现了当时先民对色彩的认知，也是他们对于颜色搭配的审美观。而红彩、黑彩也是新石器时代的彩陶器中使用最为频繁的颜色，其中，黑彩的着色剂主要是氧化锰；红彩主要源自天然赤铁矿，赤铁矿也叫赭石，化学成分为Fe2O3、属六方晶系的氧化物矿物，是自然界分布极广的铁矿物，也是一种重要的炼铁原料。除此之外，白色也是彩陶文化中常见的颜色，主要成分是高岭土、含有镁质的黏土、石膏和方解石等。
10.隋绿玻璃小瓶
隋隋绿玻璃小瓶中国国家博物馆藏
绿玻璃盖罐和绿玻璃小瓶都在陕西西安西郊李静训墓出土，但二者在制造上却又有区分。绿玻璃盖罐的制作采用的是魏晋时期引入的西方技术，区别于传统的透明度不高的铅玻璃，新技术含钠钙成分较高。而绿玻璃小瓶的质地为高铅玻璃，是中国自己制造的玻璃器。
中国古代玻璃技术萌芽于西周，到了战国时期已发展起一个具有独特化学组成的玻璃系统，沿用的是PbO-BaO-SiO2，和PbO-SiO2系统。战国时期，铅钡玻璃出现，后又逐渐消失了。铅玻璃则盛行于战国、两汉，而且一直延续到近代。在两汉时期，一些地区曾出现过钾玻璃。
此后，中国古代玻璃也由单一系统发展为多系统，通过文化交流，吸收了外来技术。考古还曾发现战国时期的少量类似于西方古罗马璃制品的钾钙玻璃和钠钙玻璃制品。隋唐时期的玻璃成分则主要采用高铅玻璃和钠钙玻璃两种不同配方，钠钙玻璃在这段时期明显增多，这也和当时东西方经济文化往来分不开。
【金属】
11.后母戊鼎
商代 后母戊鼎 中国国家博物馆藏
青铜器，在古时被称为“金”或“吉金”（古以祭祀为吉礼，故称铜铸之祭器为“吉金”），是红铜与锡、铅的合金。古人发现，在红铜中加入适当的锡，可以获得更高的硬度，从而利用铜锡合金铸造包括礼器和兵器在内的各种器具。
《考工记》出自于《周礼》，是中国春秋战国时期记述官营手工业各工种规范和制造工艺的文献。《考工记》中记载了我国古代创制的六种铜锡比例不同的合金成分配比，称之为“六齐” （“齐”，通假字，通“剂”，指合金配方），这是中国也是世界上最早的合金配制记载。
铜器比例在《考工记》中记载如下：“六分其金而锡居一，谓之钟鼎之齐；五分其金而锡居一，谓之斧斤之齐；四分其金而锡居一，谓之戈戟之齐；三分其金而锡居一，谓之大刃之齐；五分其金而锡居二，谓之削杀矢之齐；金锡半，谓之鉴燧之齐。”这里的“齐”指的就是铜锡比例。
专家经光谱定性分析与化学分析的沉淀法进行定量分析，“后母戊”青铜鼎含铜84.77%、锡11.64%、铅2.79%，与战国时期成书的《考工记筑氏》所记鼎的铜锡比例基本相符，从中可见中国古代青铜文明的内在传承。
青铜器由于是铜锡铅合金，所以其颜色要看具体的合金比例。铅和锡可以互溶在一起，所以铅锡合金的颜色基本保持不变，为银白色，但若被锈蚀以后会呈灰白色。铅在青铜器中不与铜锡合金互溶，呈颗粒状存在，可在一定程度上影响青铜器的色泽。所以一般来讲，如果铜的含量偏高，则颜色闪金；如果锡的含量偏高，则颜色闪白。专家根据各地出土青铜器制品的实验及结果进行分析，得出了更为具体的结论：随着锡含量的由少增多，青铜器的颜色产生黄、橙黄、金黄、银白、银灰五种颜色的变化。
刚刚铸造完成的青铜器是金色，青铜器埋于地下，在空气、水、电解液的作用下，会形成不同色彩的腐蚀覆盖层：有黑色的氧化铜（CuO）、红色的氧化亚铜（Cu2O）、靛蓝色的硫酸铜（CuSO4）、蓝色的硫酸铜（CuSO4·5H2O）、绿色的碱式硫酸铜（CuSO4+3Ca（OH）2）白色的氯化亚铜矿（CuCl）、白色的氧化锡（SnO2）等不同色彩。锈层一般不会改变青铜器物的形态，由于铜锈的性质较稳定，也会保护器物免遭破坏。古色的腐蚀层，成为青铜器庄严古朴、年代久远的象征。
12.春秋越王勾践剑
春秋春秋越王勾践剑湖北省博物馆藏
勾践剑剑身以黑色菱形几何暗格花纹为主，剑格还用蓝色琉璃和绿松石构成了特殊的装饰，由于表面花纹经过硫化处理，因此在千年之后依然艳丽非凡。剑与剑鞘完全融合，没有一丝缝隙。剑首内壁有11道间隔0.2毫米的同心圆，纹理非常细致，现在的工艺都很难轻松完成。最为奇特的是剑体毫无锈蚀，并且非常锋利，考古队员对其进行测试，二十余层纸张竟可一划而破。
在春秋时期，剑是重要的兵器之一，对剑的不同部位都有不同的要求，因此剑的不同部位所使用的铜、锡比例也不同。剑脊要求有柔韧度，能弯曲，因此锡含量较低；而剑身处要求锋利、对敌时有力度，因此锡含量较高。专家推断越王勾践剑采用的是复合金属熔铸法，剑脊和剑刃是用两种不同成分的青铜以榫式铸接法铸造而成。
13.花双轮十二环锡杖
唐花双轮十二环锡杖法门寺博物馆藏
锡杖由五十八两白银，二两黄金铸造成型。钣金，铸造成型，纹饰鎏金。杖头有垂直相交的银丝盘曲的桃形双轮，轮顶为仰莲束腰座，上托智慧珠一颗，双轮每股各套錾花涂金银锡环三枚。
鎏金即镀金，也叫“火镀金”或“汞镀金”。这种做法是把黄金块或片剪碎，在1063℃的温度下，按一两黄金加七两水银的比例，使金溶化于水银之中，冷却后即成泥状固体，俗称“金泥”，然后把金泥用刷子涂抹于器物表面，用无烟炭火温烤加热，使水银蒸发，黄金就固留于器表作为装饰。若要鎏金层厚一些，可反复进行几次。所鎏的金层经久不褪，产生绚丽的装饰效果，而且能很好地保护器物表面不受氧化。鎏金工艺复杂而用料较俭，金黄银白的色彩对比强烈，整体效果于富华端庄中带有简洁的情趣。我国在战国时期就已发明了鎏金技术，这在世界上是最早的。
唐代金银器制作方法很多，据《唐六典》记载，当时金的加工方法就有销金、拍金、镀金、织金、砑金、披金、泥金、镂金、捻金、戗金、圈金、贴金、嵌金、裹金等14种之多，综合运用，巧夺天工。唐代制银使用吹灰法，就是用上等的炉灰先做成灰窠，将含银的铅砣置于窠中，加热使熔化，铅入灰中，纯银则留存于灰窠上。对出土银器进行测定，其纯度很高，说明唐代冶银技术已达到较高水平。李白曾有“炉火照天地，红星乱紫烟”的诗句，正是这种冶炼工艺的写照，反映了当时金银加工制作的盛况。
14.青铜盏
春秋 青铜盏 中国国家博物馆藏
铜盏，作为一种盛饭器，又被称作“盆腹敦”。它的独特之处在于其腹部形状类似于盆状，与那些与器盖扣合而成的圆形敦在形态上有所区分。
眼前这件青铜盏，直口设计，腹部微微鼓起，底部呈圆形，三只镂空的螭纹足稳稳地支撑起整个器身。器盖的正中央有一个平环形的捉手，由八组对称的蟠螭纹巧妙地盘绕而成，螭首上下翻飞，螭身卷曲自如，螭尾则与器盖紧密相连。捉手外侧的盖面上有四个环钮，腹侧也有环耳，器身上则装饰着两对兽耳和环耳。盖面上，绹索纹、蟠虺纹和蟠螭纹交织成两周精美的纹饰。盖沿处则饰有一周锯齿纹，沿下还有三个附兽首状的边卡。器身上也同样装饰着两周绹索纹、蟠虺纹带和一周锯齿纹。
而这件铜盏最为引人瞩目的地方，无疑是盖柄和器下的三足。它们都采用了复杂的镂空装饰，玲珑剔透，展现了精湛的铸造工艺。很可能是早期采用失蜡法铸造的器物之一。失蜡法，这一古老的铸造技术，是通过制作易熔的黄蜡或蜂蜡模型，再用细泥浆多次浇淋并涂上耐火材料使其硬化，形成铸型。随后，通过烘烤使蜡模融化流出，留下的泥壳形成空腔。最后，借助这一空腔浇铸青铜液，从而成器。这件青铜盏作为目前已知较早使用失蜡法铸造的器物之一，不仅纹饰精美，而且工艺成熟，充分显示了失蜡法铸造在中国有着悠久的历史传统。
日用
15.唐永泰公主墓壁画宫女图（1组）
唐 唐永泰公主墓壁画宫女图（1组） 陕西历史博物馆藏
壁画所用的颜料基本上是天然矿物颜料，如白垩、铅白、铁红、朱砂、铅丹、胭脂等，是从矿石中提炼出来的颜色。矿石能够耐受光照射与气候的变化而具有色泽厚重、色质纯净、色彩稳定、色相纯美、历久不变色等特点，而且矿石多为结晶体矿石所制，结晶体的光泽增加了色彩的明度，色彩发光效果好，覆盖力极强。
唐代壁画在绘制时多使用多种天然矿物颜料，如研究者运用科学仪器对陕西历史博物馆收藏的近十几座墓的壁画样品进行分析后发现：唐墓壁画颜料白灰层含有各种色系的矿物颜料，如白色系有白垩（石灰，方解石）、铅白（胡粉）；红色系有铁红（赭石，土红 ）、朱砂、铅丹、胭脂；黄色系有密陀僧 、土黄、藤黄，除此还有绿色系、蓝色系、黑色系、紫色系等多种色系。
其中红色系中的铁红的主要成分是氧化铁，是一种无机化合物，化学式为Fe2O3，为红棕色粉末，不溶于水，主要用作无机颜料，用于油漆、橡胶、塑料、建筑等的着色。
朱砂，大红色，有金刚光泽至金属光泽，属三方晶系。朱砂的主要成分为硫化汞，但常夹杂雄黄、磷灰石、沥青质等。为古代方士炼丹的主要原料，也可制作颜料﹑药剂。
铅丹，也称为红丹或红铅，主要成分为四氧化三铅（Pb3O4)，一般通过铅或一氧化铅高温煅烧而获得，其颜色依纯度不同而呈现橙黄色或橙红色，因而，铅丹并不像朱砂那般呈正红色。比较有趣的是，铅丹单独使用时，变色最严重，均由红色转化为棕黑色的二氧化铅，而与朱砂混合使用时，就不会发生变色，这是因为当铅丹和朱砂混合使用时，由于朱砂内的Hg是重金属离子，能有效地抑制霉菌在混合颜料表面的生长，不能产生过氧化氢，使铅丹的氧化反应难以发生。
16.陆机《平复帖》卷
西晋陆机《平复帖》卷故宫博物院藏
陆机《平复帖》卷所用纸张是黄麻纸，一种用黄蘗汁染制麻纸而成的古代名纸，由东晋著名的医药学家葛洪（281—341年）发明，纸质粗厚，耐久防蛀。
造纸术是中国四大发明之一，距今已有2000多年历史。东汉时期，经过宦官蔡伦改进造纸工艺，用树皮、麻头、破布、旧渔网等植物纤维为原料造纸，纸的质量大大提高。造纸的基本原理是将纤维素质的原料通过加工处理，制成纸张。在这个过程中，涉及多种化学反应，包括水解反应、还原反应、酸碱反应等。
首先，在造纸的过程中需要将纤维素材料打成纸张。它的主要原理是利用高温、高压和特定的化学品将木材等原材料分解成纤维素和其他物质，在这个过程中，木质素、半纤维素和其他物质被放置在碱性环境中，水解成单糖（不能再被简单水解成更小的糖类的分子），再通过还原反应形成醇和羧酸（分子中含有羧基，即—COOH），最终生成纤维素（由葡萄糖组成的大分子多糖）。
碱液蒸煮制作浆法，碱性物质Ca(OH)2（氢氧化钙）与NH4Cl（氯化铵）反应，生成CaCl2（氯化钙）、NH3（氨气）和H2O（水）。即：2NH4Cl+Ca(OH)2→CaCl2+2NH3↑+2H2O。或者是加入碱性物质NaOH（氢氧化钠）与CO2（二氧化碳）发生反应，生成Na2CO3（碳酸钠）和H2O（水）。即：2NaOH+CO2→Na2CO3+H2O。
其次，在造纸过程中需要将浆状的纤维素材料在水中搅拌，形成纤维素纤维，且多加入增白剂、防水剂、颜色染剂等。比如东晋医药学家葛洪用黄蘗汁浸染麻纸，在此基础上，又发展成把纸进行“入潢”处理的方法。所谓入潢，就是将麻纸放到黄蘗汁中浸一下，立刻取出晾干，这样就得到“黄麻纸”（即黄色的麻纸）。而黄蘗是芸香科落叶乔木，皮中有生物碱，既是染料，又是杀虫防蛀剂，能很好地解决纸张保护问题。
17.王珣《伯远帖》卷
东晋王珣《伯远帖》卷（局部）故宫博物院藏
古人所使用的墨的制作也十分有趣，蕴藏着丰富的化学、物理知识。古人使用的墨一般是块状，称为“墨锭”，不同于现在的墨的液体形态，是将墨团分成小块放入铜模或木头模后再使用；因其产地不同，又分为瑞墨、徽墨、绛墨等。
古人留下的书法墨迹历久弥新，这与他们使用的墨有直接关系。古人所使用的墨的主要成分是炭黑，属于碳单质的一种形式。在常温下，碳单质的化学性质稳定，不易发生化学变化，所以古人留下的书法墨迹才能经受时间的洗涤。
北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中对墨的制作过程有如下记载：“（石油）燃之如麻，但烟甚浓，……予疑其烟可用，试扫其煤以为墨，黑光如漆，松墨不及，遂大为之”“其识文为‘延川石液’者是也，此物后必大行于世，自予始为之”。从沈括的记载中可以了解到，古人使用的墨主要由松脂和石油制得，而用石油所制的墨的质量相比松墨要好。
传统制墨工艺有炼烟和料、制作、晒干、描金等。炼烟包括油烟和松烟的炼制，要严格控制火候、出入风口，掌握收烟时间，才能保证烟炱黑度、细度、油分、灰分。在燃烧过程中有一个有趣的现象，就是会产生黑色的烟，这背后有着化学反应。松脂和石油的主要成分均是有机物，含有丰富的碳元素，在它们燃烧的过程中，部分碳元素转化为炭黑（黑烟），碳元素的含量越高，有机物越不易充分燃烧，越容易产生黑烟。在制墨时，通常将碗覆盖在燃烧的松脂或石油之上，利用了有机物不充分燃烧易产生黑烟这一现象，便可以获得炭黑了，之后再用获取的炭黑制作成墨，供文人雅士使用。
18.孙位《高逸图》卷
唐朝孙位《高逸图》卷上海博物馆藏
此卷为孙位所作，描绘的是魏晋时期竹林七贤的故事，故又名《竹林七贤图》。竹林七贤喝的是什么酒呢？它又是怎样酿造的？他们喝的酒实际上主要是以粮食为原料的发酵原汁酒，即今习称的黄酒。在周朝，酒只能在祭祀时用，不能常饮，饮也不能至醉。酿酒会丧德乱行，国家也会因此覆灭。但事实上，禁酒并没有被真正执行，酿酒业依然蓬勃发展。
伴随着酿酒业的兴旺，酿酒技术也不断发展，酒的度数也在不断提高。“酎” （zhòu）是春秋战国时最受欢迎的酒类，它的生产遂被推广和发展。采用多次发酵以提高酒的酒度，最典型的例子就是“九酝春酒法”，用水五石，用曲三十斤，用稻米一次九石，计九次共八十一石。由于这时的酒曲已以根霉为主，所以根霉能在发酵中不断繁殖，不断地将淀粉分解为糖类，再由酵母菌将部分糖类转化为酒精。整个发酵过程中只加了五石水，用水量也是很少的，因而酿制的酒比较醇厚，略带点甜味。酒的口味已远较商周时的醴、酎要好，竹林七贤喝的酒可能就是这一类酒。
19.李公麟《摹韦偃牧放图》卷
北宋李公麟《摹韦偃牧放图》卷北京故宫博物院藏
该卷是北宋画家李公麟创作的绢本水墨淡设色画，是其摹古之作，全图共画1286匹马和143人，显示了大唐帝国的强盛，充分展现了原作者集群马成势的艺术能力。《临韦偃牧放图》是李公麟唯一的存世之作，弥足珍贵。
宋朝水墨画大兴，与制墨工艺特别是油烟墨工艺的完全成熟有直接关系。首先，油烟墨相对于其他墨类，坚实细腻，色泽黑亮，具有光泽，适宜绘画。宋代及以后的油烟墨都是桐油和猪油做的，其燃料是桐油、菜籽油、胡麻油等植物油，桐油烟的化学属性与漆烟基本相同。因油类燃料燃烧后蒸发的碳黑含有脂类成分，因此墨的磨口有光泽。
其次，也正是因为水墨画的另一画基材质———宣纸的发明，使水墨本身和特性，得到了充分发挥。“宣纸”这种特殊材料的产生，打破了早期中国绘画制作的复杂性。早期颜色只有矿物色或植物色等原生色，需要画家“三矾九染”，设色繁复，致使以“绘画”为游戏的文人画家不能随心抒性。而墨制作工艺的高度完善，使墨的特性在宣纸上，表现得淋漓尽致。最后，使画家们逐渐对画面意境的表现产生了欲望。而文人画家受“儒、释、道”文化的影响，以“王维”为宗师，在前人“破笔画”基础上，借用宣纸特性及毛笔书法，在“宣纸”上通过墨色笔法可以呈现意想不到的韵味来“直抒胸臆”。
20.西夏文佛经《吉祥遍至口和本续》纸本
西夏西夏文佛经《吉祥遍至口和本续》纸本国家版本馆藏
《本续》用麻纸印制，具有明显的地方特色。西夏立国后，在不断输入中原纸张的同时，逐渐掌握了造纸技术，政府机构中设有纸工院管理造纸，并有专业纸匠。现存的西夏书籍多用麻纸印制，与宋元流行的皮纸有明显的区别。这说明西夏国内纸的品种很多，造纸技术较为发达。
在西夏后期汉文写本《杂字》“器用物部”中，记载西夏当时的纸有“表纸、大纸 、小纸、三抄、连抄、小抄、银碗、纸马、折四、折五、匙箸、金纸、银纸、蜡纸、京纸”等十几种。西夏辞书《文海》在解释纸时说：“此者白净麻布树皮等造纸也。”这说明西夏国当地有自产纸，并以麻布和树皮为造纸原料。
西夏麻纸的打浆度约40°SR，比敦煌写经纸低得多，而这是否与采用麻布作为原料有关，也有待分析。
21.河姆渡出土朱漆碗
新石器时代河姆渡出土朱漆碗现藏浙江省博物馆
漆器是用天然漆在各种器物的表面上所制成的器具及工艺品。天然漆，又名大漆、生漆，是漆树皮内流出的白色乳液，是一种油溶性树脂。其主要的化学成分为漆酚、漆酶。在一定的温度和湿度下，漆酶在化学反应下能产生漆膜。生漆本身也是一种高分子材料，当它被用来涂饰木器时，干燥后就会形成一层坚牢、光亮的薄膜覆盖在器物表面，不仅保护了器物本身，还使其明亮美观，此外这层膜还具有一定的耐热、耐酸碱能力。
新石器时代河姆渡文化木胎朱漆碗的圈足和外壁上涂的朱红色涂料，为天然生漆。漆膜由三种不同含量的元素组成，其中漆膜光泽的主要成分为氧化铁。这一发现表明早在六、七千年之前，中国长江流域的人们已将天然漆用于装饰生活器具的表面。
春秋战国时，漆器数量变大，分布变广，色漆的调配技术得到极好的发展。这一时期在制造彩色漆器的时候，会用桐油和各种颜料或染料构成的抽彩加绘各种花纹图案。桐油是我国特产的应用得比较广泛的干性植物油。它是从油桐树种子中榨出来的，主要成分是桐油酸。桐油和漆液合用是化学技术史上的卓越创举。朱然墓出土的贵族生活图漆盘、司马金龙墓出土的漆屏、湖北江陵望山1号墓出土的彩漆木雕小座屏、曾侯乙墓出土的战国彩绘乐舞图鸳鸯形漆盒，都是这段时期漆工艺发展的印证。
秦汉时期，油漆技术进入了一个新的发展阶段，皇家盛行将漆器作为陪藏品埋入坟墓，如马王堆一号墓木棺椁、西汉识文彩绘盝顶长方形漆奁和西汉黑漆朱绘六博具等。
排版 | 小谢
图片 | 杜广磊
设计 | 尹莉莎
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