2.2 表面张力和重力对釉滴表面形状的综合影响

通过对烧成后各釉滴的形状观察，可以看出: 对于大直径的釉滴，重力的影响大于表面张力的影响，致使其形状呈扁平的球冠状，与薄板的润湿角小于90°；中等直径的釉滴所受重力和表面张力较为均衡，其形状为半球状，与薄板的润湿角约等于90°；小直径的釉滴所受重力小于表面张力，其形状接近于球形，与薄板的润湿角大于90°，甚至接近于180°。

2.3 表面张力对青瓷制品釉面质量的影响

龙泉青瓷的烧制结果见表2。

表2 龙泉青瓷梅子青釉烧成试验成果表

釉层表面平整、光滑、圆润，气泡较密集、较细小、分布均匀、釉呈梅子青色、乳浊，不见针眼和凹陷；小杯边沿釉层覆盖比较饱满、气泡稀少、较大。

龙泉青瓷在烧制过程中，随着温度的升高，由于表面张力的作用，杯子表面质点不断移动和扩散，最终达到平衡状态，使熔体均匀化，釉层表面凹凸不平得以自发修复，逐渐呈现平整、光滑、发亮的状态。最先圆润、发亮的部位是杯子的口沿，这是因为杯子口沿的曲率最大，所受表面张力最大，由表面张力产生的指向熔体内部的附加压力也最大。

采用氧化气氛烧成时，釉层表面平整、光滑，气泡密集、细小、分布均匀、釉呈米黄色、乳浊、见针眼和凹陷，小杯边沿釉层覆盖比较单薄。采用还原气氛烧成时，釉层表面平整、圆润、光滑，气泡较密集、较细小、分布均匀、釉呈梅子青色、乳浊，不见针眼和凹陷，小杯边沿釉层覆盖比较饱满。对比氧化气氛和还原气氛烧成结果，其不同之处在于表面张力的作用效果不同，在还原气氛下的表面张力比在氧化气氛下大20%左右。氧化气氛下烧制出现的针孔和凹陷现象，在还原气氛下烧制，由于表面张力的增大，得以自动补平。对于小杯边沿氧化气氛烧制釉层覆盖较薄，使得气泡易于排出，气泡数量较少，尺寸较大。还原气氛烧制釉层覆盖较为饱满，气泡数量变多，尺寸变小，这是因为氧化气氛烧制小杯边沿上釉所受重力大于表面张力，使得釉层变薄，还原气氛烧制釉层所受到的表面张力变大而所受重力不变，使得小杯边沿釉层覆盖相对变厚。至于烧成制品气泡的数量和大小，影响因素涉及胎和釉的组成、胎和釉中氧化铁的含量、釉的高温黏度、表面张力、釉的厚度，以及烧成温度和烧成气氛，表面张力只是其中的一项。表面张力能使釉熔体中的大气泡变得更大更容易排出，而对于小气泡则变小甚至溶解于釉中而消失。

3 分析和讨论

由熔体作用力理论可知，组成熔体的质点间存在着作用力。当质点处于平衡位置时，即质点间距r＝r0(r0＝10⁻¹⁰)时，引力等于斥力，质点间作用力为0；质点间距r>r0，作用力为引力；质点间距r<r0，作用力为斥力；当质点间距r>10r0时，引力和斥力均为0，如图3所示。

图3 质点间作用力示意图

如果以质点中心为圆心，10r0为半径作一球面，显然只有在这个球面内的质点才对位于球心上的质点有作用力。熔体的表面层厚度等于质点作用球半径的一层，在表面层内熔体质点受力的情况跟熔体内部的质点的受力情况有所不同。由图4可见，位于熔体内部的质点A受到周围对称分布的质点的作用，其合力为0。熔体表面层质点上下分布对称性被打破，处于表层内的熔体质点B、C和D都受到了一个指向熔体内部的力的作用从而向熔体内部移动，使得质点间距离减小，引力转化为斥力，最终到达平衡状态。在平行熔体表面的方向，熔体表面层内的质点分布是均匀的，只是间距比较大，质点间作用力表现为引力，这便是熔体的表面张力。由于表面张力的作用，质点之间的距离减小，使得熔体表面积减小，而一定体积的熔体中球体的表面积最小，所以熔体表面有形成球面的趋势，但这种趋势会受重力的影响而改变。重力是所有组成熔体的质点所受的力的合力，而表面张力只是表面一层质点间的引力，表面张力相对于重力而言微乎其微，所以对于大体积的熔体，重力作用远大于表面张力作用，液面呈现平面。对于小体积熔体来说，组成熔体总的质点数较少，表面张力已接近重力，甚至超过重力，使得液面呈现弧形甚至球形。上述的釉滴实验可以证实这点。

图4 质点间作用力示意图

如果熔体表面是凸面，如图5b所示，因表面张力沿周界与熔体面相切，则沿周界各个方向的表面张力f将产生一个指向熔体内部的合力p(正压力)，使得熔体表面曲率变小。如果液面是凹面，如图5c所示，表面张力的合力将指向熔体外部，对熔体则产生一个负压力，使得凹面变平，甚至有可能转化为凸面。由于表面张力的作用，熔体表面能够截凸补凹，自动修复，表面平滑，这正是陶瓷釉层表面能够平整光滑的主要原因。

图5 弯曲液面下的附加压强

4 结论

1) 表面张力是熔体表面层由于质点作用力不均衡而产生的使熔体表面收缩的力。

2) 由于表面张力的作用，熔体表面有形成球面的趋势，只是由于重力的作用使得这种趋势得以改变。熔体最终呈现的形状和熔体体积的大小有关系，熔体体积的大小不同，则表面张力和重力的影响程度不同。大体积的熔体，表面张力远小于重力作用，使得熔体表面呈平面状。小体积的熔体，表面张力大于重力作用，熔体表面呈弧形甚至球形。

3) 陶瓷在烧制过程中，由于表面张力的作用，熔体表面质点不断移动和扩散，最终达到平衡状态，使熔体均匀化，釉层表面凹凸不平得以自发修复，逐渐呈现平整、光滑、发亮的状态。