研究人员在陶瓷烧结前对温度传感器进行调整。蔡子明供图
■记者 秦志伟
最近，化学圈、材料圈和物理圈都在关注一则消息：在近日公布的《2020研究前沿》报告（以下简称报告）中，核心论文篇数和被引频次这两项指标并不突出的无铅储能陶瓷，竟然在化学与材料科学领域Top10热点前沿中排名第一。
无铅储能陶瓷如此出众，受访专家并不意外，他们均提到“环保”和“能源”这两个关键词。
“无铅”相对的就是“含铅”。作为有毒的重金属，铅对人体及环境的影响已广为人知。储能陶瓷一般含有铅元素，如钛酸铅、锆钛酸铅等，其中100克钛酸铅中铅含量高达68克。
由于愈发严格的环保要求以及能源行业转型的需要，“含铅”变“无铅”成为储能陶瓷领域新的研究方向。
“小众”无铅储能陶瓷凭借其“新”，逐渐走向大众，但这仅是让更多人了解无铅储能陶瓷，距离真正走进生活还须时日。
从能源“大热”说起
上述报告由中国科学院科技战略咨询研究院、中国科学院文献情报中心和科睿唯安联合发布。根据报告，无铅储能陶瓷在化学与材料科学领域Top10热点前沿中，核心论文篇数仅有33篇，排名第六；被引频次2130次，更是排在倒数第一。但无铅储能陶瓷领域核心论文的平均出版日期最近，为2017年9月。
相关统计发现，无铅储能陶瓷领域最早论文发表时间在1997年前后，起初只有10篇左右；到2010年，发表量也未过百。无铅储能陶瓷研究热潮从2014年开始，一直热度不减。
上述结果得到了西南大学材料与能源学院教授刘岗的肯定，他及其团队在统计相关论文时，也得到类似的结论。“近五年来，无铅储能陶瓷的论文发表量虽然不是直线上升，但一直呈现稳步上升的趋势。”刘岗告诉《中国科学报》。
巧合的是，2014年后也是能源领域论文增长的阶段。
于是，有分析认为，无铅储能陶瓷方向之所以“热”，并不是学科研究方向发展的自我突破，而是在整个能源大背景下的“再发掘”。原因在于，早期对无铅储能陶瓷的研究集中在介电过程，而没有将其同更绿色的能源应用关联到一起。
“可再生能源的间歇性特点限制了其利用。解决这一问题的关键是，将可再生能源转化为电能存储在装置里。”安徽大学物理与材料科学学院教授汪春昌介绍道。
目前电能储存装置主要有化学储能装置，即电池和固体燃料电池；电化学电容器；介电储能电容器。“介电储能电容器各项指标相对更优。”汪春昌综合分析发现，如果能提高介电储能电容器储能密度，则可减小储能装置的体积，使得其在小型化、集成化的电路系统中的应用更加广泛，甚至有可能超过化学储能装置和电化学超级电容器在储能装置中的应用水平。
储能陶瓷正是介电储能电容器所使用的重要材料，其具有较大的介电常数、较低的介电损耗、适中的击穿电场、较好的温度稳定性、良好的抗疲劳性能等优点，在耐高温介电脉冲功率系统上有应用前景。然而，目前储能性能优异的储能陶瓷一般含有铅元素。
去年7月1日，欧盟修订的《关于限制在电子电器设备中使用某些有害成分的指令》有关铅的豁免条例正式实施。其中，条例明确指出电子电气器件的玻璃或陶瓷（电容中介电陶瓷除外）中的铅，以及玻璃或陶瓷复合材料中的铅的豁免最长至2024年。
“上述条例对储能陶瓷器件还没有明确的规定。”中国矿业大学材料与物理学院副教授蔡子明在接受《中国科学报》采访时表示，“从环保的角度而言，开发高性能无铅储能陶瓷是十分迫切的。”
储能密度和效率要兼顾
无铅储能陶瓷由于具有高功率密度和快速充放电能力，其主要应用领域是功率变换和脉冲功率系统。但专家也表示，含铅陶瓷的优异性能目前还难以在无铅陶瓷体系中实现。
就弛豫铁电体而言，景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院教授沈宗洋告诉《中国科学报》，近年来弛豫铁电体作为储能电容器的研究越来越深入，报道的储能密度和效率均很高，但其并没有反铁电的场致铁电转变特征。在他看来，最可行的方法是用无铅的反铁电陶瓷替代含铅的反铁电陶瓷。
“考核”储能陶瓷的两个关键指标为储能密度和储能效率，两者无法分开已成为业界共识。就目前的研究来看，储能密度依然被当作基础和核心，在保证高储能密度的基础上，通过成分改性或结构改性等手段来提高储能效率。“如果从应用角度来看，需要对储能效率给予更多关注。”刘岗告诉记者。
蔡子明表示，无铅弛豫反铁电体系的研究，为无铅储能陶瓷的研究打开了新的思路。
《中国科学报》了解到，李飞课题组的研究就属于这一种。该课题组报道的NBT-SBT弛豫反铁电陶瓷体系，兼具高极化强度、高击穿场强和高储能效率，是最有希望商用的无铅储能陶瓷体系之一。但当前无铅的弛豫反铁电陶瓷体系报道较少，缘于将反铁电陶瓷调控为弛豫反铁电陶瓷具有一定的难度。
除此之外，基于高性能的无铅储能陶瓷体系，制备出多层陶瓷电容器（MLCC）是当前研究的最大热点。蔡子明告诉《中国科学报》，考虑到成本，开发高性能抗还原无铅储能陶瓷体系具有重要意义。
学科融合促发展
无铅储能陶瓷原本属于凝聚态物理范畴，但因为涉及到“材料+能源”，这一领域被看成是化学、材料和物理之间契合点的产物。“对于无铅储能陶瓷的研究，亟须不同背景的研究者深入交流，为高性能无铅储能陶瓷的研究和应用提供更多新的解决方案。”蔡子明说。
“无铅储能陶瓷的研究是材料、物理与化学的强交叉。”蔡子明向记者进一步解释道，材料学是无铅储能陶瓷研究的基础，对于无铅陶瓷材料的宏观组成、晶体结构、微观形貌、电畴形貌等的研究均是材料学中的重要方法。对于无铅陶瓷介电常数和介电损耗以及极化电场响应对温度或频率的变化等内容的理解，都需要以电介质物理或铁电介电物理为基础。而对于无铅储能陶瓷的制备，无论是固相法还是化学法等，都离不开化学学科。
就目前而言，无铅储能陶瓷仍为“小众”，大部分研究人员来自于传统的电子陶瓷类研究机构，一些物理和化学类颇有名气的机构较少涉足这一领域。
刘岗在英国伯明翰大学攻读博士学位时，主攻研究方向是陶瓷成型工艺。2013年回国后，基于西南大学的研究特色，特别是关注到专家学者主持的相关国家项目后，刘岗开始转向功能陶瓷方向，关注无铅储能陶瓷。
刘岗向《中国科学报》介绍，他们团队分别从钛酸钡基和铁酸铋基无铅储能陶瓷体系出发，近期已陆续取得了一些重要进展。
随着国家的重视及越来越多研究人员的进入，中国在无铅储能陶瓷方向的研究水平越来越高。“目前国内对无铅储能陶瓷的研究手段更加丰富，研究范围更加全面。”蔡子明说。
而这一点也在与报告同时发布的《2020研究前沿热度指数》（以下简称《指数》）上得到印证。根据《指数》，在化学与材料科学领域，中国的研究前沿热度指数得分为39.49分，是美国的2.7倍，排名第一，具有明显的前沿研究活跃度比较优势。其中，中国在无铅储能陶瓷研究热度指数得分为3.11，排名第二的美国仅为0.59。
但刘岗强调，只有不同学科深度融合，才能源源不断地产出创新性成果，进而为无铅储能陶瓷真正服务于国家需求与社会发展提供可能。
来源： 《中国科学报》
中国是瓷器的故乡，瓷器的发明是中华民族对世界文明的伟大贡献，在英文中“瓷器(china)”与中国(China)同为一词。
中国的瓷器既是日常生活中的所用之物，又是供人们品鉴欣赏的工艺美术品，还是皇家祭祀天地鬼神的器物。
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陶瓷有实用功能又有审美价值，它是生活与艺术的统一体 。
在古代社会，瓷器还是区别等级尊贵之物，体现出的是一种皇权至高无上的威望。
在历史的长河中，瓷器作为中国人民的伟大发明不仅影响着中国古代的文化，同时还对世界的文化产生了深远的影响。
瓷器是一种由瓷石，高岭土等组成，外表施有釉或彩绘的物器。
瓷器是由陶器发展演变而成的，最早出现在商代中晚期。原始瓷器起源于3000多年前。
中国瓷器成熟于距今1800余年前的东汉时期，在中国古代手工业制造中具有非常重要的位置。
东汉出现青釉瓷器，早期瓷器以青瓷为主，隋唐时代发展成青瓷，白瓷等以单色釉为主的两大瓷器。
到了宋代，名瓷名窑已经遍及大半个中国是瓷业最为繁荣的时期。当时的汝窑官窑哥窑钧窑和定窑，并称为宋代5大名窑。
这5个窑所出产的瓷器各自有不同的特色。北宋的5大名窑出产的瓷器，几乎可以算是中国古代社会瓷器制作艺术的高峰。
到了元代，江西景德镇成为了新的瓷都。在这里出现的青花瓷一经问世便风靡一时，成为景德镇的传统名瓷之冠！
青花瓷
清代生产彩瓷，图样新颖，瓷色华贵，以“珐琅瓷”、“粉彩”为主，色泽艳丽，工艺复杂。康雍朝三代被认为是事个清朝统治下陶瓷业最为辉煌的时期。
中国的瓷器在明代之前，基本上也是纯色釉(即素瓷)为主，自明代以后中国瓷器制作则开始流行彩瓷。但占主要地位的仍然是青花瓷。
中国陶瓷文化的形成
在欧洲掌握制瓷技术之前的1000多年，中国已经能够制造出相当精美的瓷器。
在春秋战国时期，陶器主要朝建筑用陶和冥用陶两个方向发展，当时各诸侯国大兴土木，亟需大量陶制材料，这样就促进了建筑用陶的工艺水平。
到了秦汉时期，秦砖汉瓦更成为制陶艺术的佳话。秦始皇兵马俑至今依然是制陶艺术典范之作！
从商周到汉唐时期的陶器造型来看，它更多的是反映人和社会。人已经成为陶器造型的主体，陶瓷艺术装饰反映了人间生活的千姿百态，陶器反映出人们对于自然和人类自身认识的深入，体现出汉唐文化的人文精神。
魏晋南北朝的中国进入了瓷器时代，随代，中国窑工烧成了白瓷，改变了青瓷一统天下的局面。
宋元时期的瓷器在工艺技术上达到了更高的水平，宋代是中国传统瓷艺达到最高美学境界的时代。
中国的瓷器艺术不仅展现的是它的实用价值，更重要的是体现了它的人文精神和民俗文化。
在人文精神方面，各个时期瓷器上面的装饰画都和当时的绘画发展特征有很大的联系。
比如唐代长沙窑出现釉下彩绘花鸟，正值唐代花鸟画艺术已经有了相当高水平的时期。
而在宋代，陶瓷刻画的精细都反映了花鸟会画风正转化为工细的工笔画的鼎盛时期。
陶瓷艺术装饰都反映了中国人文画历史性影响，形成了中国陶瓷装饰特有的艺术风格，表达了人的自然观念，人的想象，情绪和理想。
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在民俗文化方面，陶瓷反映了我国人民的审美观念，审美价值，审美情趣和审美追求，陶瓷是一种文化的象征。
比如祥瑞题材围绕着福，禄，寿，喜，和合，吉祥如意等内容而展开制陶艺术！
这种题材的陶瓷多会出现珍禽类，比如凤凰，白鹤；花卉类，比如牡丹，芙蓉；竹木类，松，竹；异兽类龙，狮，鹿，等等
这种祥瑞题材，主要表现古人对自然的原始崇拜！儒家讲天人合一，认为人与自然的关系不是一种对立的关系，而是一种亲和的关系，赋予花鸟鱼虫兽以祥瑞寓意，便是这种亲和关系的表现。
瓷器发展到宋代达到了高峰，名窑辈出，品类繁多。但是最著名的有定窑，汝窑，官窑，哥窑，钧窑，五大名窑，他们各有各的特点，争奇斗艳，为古代的瓷业做出了巨大的贡献。
定窑是继邢窑之后的著名的白瓷窑场，宋时属定州，故名定窑 。定窑的瓷器烧制最早可追溯到南北朝时期，到宋金年代是这个窑口发展的鼎盛时期，元代以后逐渐衰落，至明代，宣德年间终至落幕。
定窑是五大名窑中唯一的白瓷名窑，由于自制精良，色泽淡雅，在北宋时期被选为宫廷用瓷，使其身价大增，产品风靡一时。
除了白瓷，定窑偶尔还会有红瓷出现。由于红瓷极为罕见，在当时被不少高官富贾所追捧。
在最近的影视剧《清平乐》中，张贵妃因为收了一件外臣所赠定州红瓷，仁宗大为恼火，当场敲碎这件红瓷，以儆效尤！可见这件红瓷的珍贵。
定窑白瓷
定窑白瓷
汝窑，宋代五大名窑之一，因窑址位于宋时河南汝州境内而得名。汝窑是宋代为满足宫廷特殊需要而设立的窑场，又称汝官窑。
汝瓷造型古朴大方，以名贵玛瑙为釉，色泽独特，有“玛瑙为釉古相传“的赞誉。随光变幻，观其釉色，犹如“雨过天晴云破处”，“千峰碧波翠色来 ”之美妙。
南宋人周辉的《清波杂志》云：“汝窑宫中禁烧，内有玛瑙为釉，唯供御拣退，方许出卖，近尤难得 。”
北宋出现“弃定用汝”，可能与宋微宗赵佶个人的审美观有关。因为他信奉道教，自称“教主道君皇帝”，青色的幽玄，正合微宗之意，“弃定用汝”正是这种崇尚青色的审美观的反映。
2012年4月4号在香港苏富比拍卖行举行的中国瓷器及工艺品拍卖，有900年历史的“北宋汝窑天青釉葵花洗”经34口叫价，以天价2.0786亿港元成交，较拍卖前估值底价高出三倍，刷新宋瓷世界拍卖纪录
北宋汝窑天青釉葵花洗
台北故宫博物馆馆藏汝瓷
官窑顾名思义是专门为皇家烧制瓷器的窑厂 。北宋官瓷作为一种尊贵和权势的象征，是中国历史上唯一没在市场上流通的瓷器， 对于一般百姓来说是乃不敢想象的难求之物，故有“识得官瓷面，江山坐一半“之说，足见北宋官瓷的稀有罕见。
官窑釉色有天青、翠青、粉青、月下白、大绿等。粉青为上，淡白次之 。纹片细如蟹爪，以冰裂鳝血为上，梅花片、墨纹次之。传世有盆、樽、壶、炉、花浇人面杯、水注、笔筒、臂搁、瓷印等品。
大量史料证实，在琳琅满目的中国陶瓷中，北宋官瓷出类拔萃、精美绝伦、古气盎然、扑人眉宇，被视为瑰宝。权臣贵胄也只能望瓷兴叹，可望而不可即。
官窑瓷器
官窑瓷器
哥窑又名哥哥窑、琉田窑，是中国古时五大瓷窑之一 ，为宋代浙江处州人章生一在龙泉琉田创建的瓷窑；章生一的弟弟章生二在龙泉也有瓷窑，叫弟窑。
宋哥窑瓷器的最大特点：就是开片。与官窑相比开片相对较小或绞碎，多数开片纹呈“铁线”状，部分开片纹呈“金丝铁线”状。胎厚釉肥、造型时代特征明显，古意盎然耐人寻味。
由于目前在文物鉴定方面，哥窑没有一套被大家完全认可的鉴定标准，所以在市场价值上也没有官窑汝窑那么被广泛认知。
哥窑瓷器
哥窑瓷器
钧窑胎质细腻，釉色华丽夺目、种类之多不胜枚举；有玫瑰紫、海棠红、茄子紫、天蓝、胭脂、朱砂、火 红，还有窑变 。器型以碗盘为多，但以花盆最为出色。器物底部刻有一到十的号数，相传一、三、五、单数为红色，二、四、六复数为青色。
在北宋徽宗时期，钧窑的制作工艺达到巅峰，被定为御用珍品，是宋代五大名窑之一。
钧窑瓷器
钧窑瓷器
瓷器作为中国古老的发明，早在12世纪末就传到了欧洲，而马可波罗在他的游记中亦特别提到福建瓷器，并把中国瓷器的样品带回意大利。
中国瓷器在欧洲备受追捧
到15世纪欧洲皇家和贵族开始对中国的瓷器文化感兴趣，收藏起中国的瓷器，他们特别赞赏融玻璃与陶瓷特性于一体的半透明的明代青花瓷器。
有些瓷器已经被当成了皇家与国王之间的一种时兴礼品，在玛丽二世女皇17世纪的收藏品中，大多数中国瓷器均被存放在汉普顿宫廷里。
中国瓷器的输入时，使欧洲人使用瓷器代替木容器和无上釉的陶器。
因为中国瓷器具有消除食物毒性的特征，减少了食物的霉变，起到了降低死亡率的作用。
从15 16世纪开始，首先是葡萄牙人在广州建立直接的贸易联系，后来是荷兰东印度公司成立，他们把大量的瓷器运往欧洲，使欧洲的各个阶层的家庭都普遍使用了中国瓷器。
中国瓷器的大量输入，使当时欧洲制瓷业的发展受到了严重的影响。
中国的瓷器素以物美价廉而著称，输入到欧洲的瓷器大部分是日常家庭使用器具，瓷器的装饰主要是青花，而不是欧洲大陆制造的名贵瓷器。
所以这种情况导致了在18世纪中叶，德国的迈森，法国的塞夫勒和英国的切尔西等著名的欧洲瓷器厂，主要生产名贵的装饰瓷器，而不是普通的用具，故而生产的数量非常的有限。
在18世纪末全欧洲生产的瓷器总和，还比不上从中国进口到欧洲的瓷器数量。
瓷器是中国文化的象征，它有其自身发展的一个惯性。一部中国瓷器史就是一部中华民族的发展史。瓷器与社会生活的发展息息相关，它跻身于社会生活的各个领域，在社会上极其广泛的使用 。
中国一直有饮茶文化，尤其是在唐代唐人嗜茶成风，文人士大夫之间，更以饮茶品茗为风韵之事。他们不仅讲究茶叶的色香味和烹饪方法，更是对茶具的造型釉色也十分看重。
越甌
唐代文人对越歐推崇备至，越歐这种茶具，感觉就像我们今天LV和iPhone之类的时尚商品一样，作为文人雅士每天必聊的一个谈资。
喝茶必要用越甌， 一见到越甌就能感受到“裂鼻香“， 进而发展到有”身轻骑白鹤“， 和成仙差不多的感觉 。
茶具几乎是反映了一个人的社会地位，使用有好的茶具，也是一种身份的象征。
在绘画技巧上，瓷绘艺术始终将绘画，书法，诗词融为一体，努力借鉴纸绢绘画的表现方法。
陶瓷作为一个载体，把绘画艺术直观的表达出来。以唐代长沙窑瓷器上的花鸟纹饰为例，即取法于唐代花鸟花儿，但其独具特色的简笔写意画法却是瓷绘艺术所特有的。
清代康熙时期的五彩绘画，在表现手法上由于受明代晚期画坛上陈洪授一派影响很大，清代不少的五彩作品所绘的人物，花草等具有其夸张形象的特点。
在丧葬文化上，由于古人素来视死如死生，认为人死了以后也是有灵魂的，所以将现实生活中的锅碗瓢盆儿生活用品全部做成瓷器的形式用于陪葬！
在陶瓷史上最著名的属于黄河流域仰韶文化的人面鱼纹儿彩陶盆，实际上就是一个小孩儿瓮棺！
东汉时期瓷器艺术趋于成熟，所以瓷器慢慢的取代了青铜器和陶器成为丧葬器的一个主体。
举世闻名的唐三彩，是唐代丧葬器的最高水准 。
唐三彩
在饮食起居方面，古人对于瓷质器具的要求更是精益求精。在明清时期，不论是在民间还是在宫廷内及餐具的使用开始划分为不同的类型，比如说婚宴用的，寿宴用的，以及饮茶用的喝汤用的，根据不同的场合使用不同的器皿。
一部中国的瓷器史，就是一部活生生的人类发展史。陶瓷各个阶段不同的发展，代表着人类在各个阶段不同的文明。
陶瓷的美学反映了，中国古代人民对美的追求，代表不同时代人们的审美观的。陶瓷文化更是体现了一种人与自然的和谐共处，表现了一种原始的崇拜。
陶瓷艺术对中国文化和世界文化的发展交流起到了一种互通往来的桥梁和纽带作用，为中国文化和世界文化的繁荣与发展作出了巨大的贡献。
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