钾元素介导的备前陶器木柴窑烧成表面显色机制研究及其氧化物结构调控

研究人员通过模拟备前陶器木柴窑烧制过程，揭示了钾元素(K)与黏土反应生成显色氧化物的关键机制。实验证实Fe取代尖晶石[(Mg,Al,Fe)3O4]、α-Al2O3/α-Fe2O3复合颗粒及ε-Fe2O3等特殊结构是红/紫/棕/金色显色的物质基础，通过K2CO3替代木柴在电炉中成功复现了传统窑变效果，为陶瓷工艺优化提供了科学依据。

　　

备前陶器在木柴窑烧制过程中会呈现红紫棕金等奇幻色泽，这背后隐藏着黏土与木柴中钾元素(K)的精彩对话。研究发现，红色调源于铁取代尖晶石[(Mg,Al,Fe)₃O₄]与刚玉(α-Al₂O₃)/赤铁矿(α-Fe₂O₃)复合颗粒的联袂演出；棕色则来自枝晶状赤铁矿(ε-Fe₂O₃)的独舞；而100纳米厚的赤铁矿颗粒正是金色光泽的幕后推手。科研人员用K₂CO₃替代木柴在电炉中完美复刻了这些色彩魔术：1230°C氧化氛围5小时得红色，在Ar:CO(90:10)混合气中1230°C处理后再经1200°C退火可得棕色，而900°C退火则能召唤出金色光泽。这些色彩密码的破译，为传统陶瓷工艺注入了现代材料科学的灵魂。