1、 年第 卷第期 ：收稿日期：；收到修改稿日期：作者简介：国家自然科学基金面上项目（）作者简介：邱建荣（），男 ：新技术在艺术玻璃中的应用展望邱建荣（浙江大学光电科学与工程学院，杭州 ）摘要：玻璃具有高度透明、优异的成型加工及掺杂特性，晶莹剔透、色彩斑斓的玻璃成为一种独特的艺术载体。玻璃艺术是以玻璃为载体，艺术为主体的造型艺术。而艺术玻璃是以玻璃为主体，艺术为内涵，人工或非人工利用各种成型加工技法制作出来的形状独特而美观的玻璃产品或作品。阐述玻璃的特性，剖析科学技术与玻璃艺术的关系，从一个玻璃科技工作者的角度探讨了未来艺术玻璃可能的发展趋势。关键词：玻璃；艺术；科技；融合中图分类号：文献标志码：
2、文章编号：（）玻璃是常见的日用品，当街上行人被问“玻璃是什么”时，一般的答案“玻璃是一种易碎的透明物体”，普通人关注的是玻璃的表观特征。大众日常接触比较多的玻璃是硅酸盐玻璃，如瓶罐玻璃一般采用 系统，平板玻璃采用 系统。玻璃既不是晶态，也不是液态。传统玻璃是将沙子、石灰和纯碱等组成的配合料混匀后，经高温熔融、冷却固化而得到，有时也称为过冷液体。狭义的玻璃的定义为经过高温熔融、冷却固化且没有晶化的无机物。玻璃在高温时，熔体黏度比较低，原子呈无序分布，是否存在一些近程有序取决于熔体的组成和温度。当温度下降时，原子排布倾向于形成热力学稳定的晶体结构，但熔体黏度急剧增大使得原子迁移和结构重构受限，因而
3、熔体结构被冻结，形成一个热力学亚稳但动力学稳定的类似固体的结构。广义的玻璃的定义包含：）具有近程有序远程无序的非晶态结构；）具有玻璃化转变现象。玻璃除了我们常见的无机玻璃外，还包括有机玻璃、金属玻璃、有机无机杂化玻璃等，自然界太空飞来的部分陨石以及火山爆发形成的黑耀石也是玻璃。不少科学家对玻璃的定义有自己的理解。教授将玻璃称为“（冻结的美丽）”。玻璃是人类发明的最古老的材料之一，根据考古发现玻璃已经有 多年的历史，玻璃最早主要用于艺术和装饰。为什么有些材料（组分）能形成玻璃而有些不行？玻璃的本质是什么？在形成玻璃时，到底原子结构发生了什么变化？这些问题依然是谜。直到今天，我们对玻璃的认识还停留
4、在定性或半定量的描述上，尚没有一个理论或方法能够分析或完整预测玻璃的近程、中程到远程的结构，我们依然缺乏对于玻璃本质的深刻认知，所以玻璃的本质常常入选世界重大科学问题。正如 年诺贝尔物理学奖获得者 强调的：玻璃搪瓷与眼镜 年月“凝聚态物理领域最深奥并且悬而未决的问题可能是玻璃态物质的本质和玻璃化转变”。玻璃的特性玻璃作为一种材料到底除表观上的透明性、加工特性和通过掺杂能实现各种颜色外，还具有哪些独特的特性呢？具体可归纳以下几点：）各向同性。玻璃的原子排列是无规则的，其原子分布在微米以上空间尺度具有统计上的均匀性。经过高温熔融、均化、澄清制得的玻璃的物理和化学性质在各方向都是相同的。）无固定熔点
5、。玻璃与晶态物质不同，没有固定的熔点，但存在基于原子集体运动的玻璃化转变温度区域。）亚稳性。玻璃态物质一般是由熔融体快速冻结而得到，从熔融态向玻璃态转变时，冷却过程中黏度急剧增大，质点来不及做有规则排列而形成晶体，没有释出结晶潜热，因此，玻璃态物质比结晶态物质含有较高的内能，其能量介于熔融态和结晶态之间，属于热力学亚稳状态。但玻璃态的黏度足够大，使得原子迁移受限，在常温下很多玻璃被视为不发生变化的固体。）渐变性和可逆性。玻璃态物质从熔融态到固体状态的过程是渐变的，其物理、化学性质的变化和晶体不同，是连续和渐变的。由于玻璃具有与晶体、陶瓷、水泥和金属等材料不同的特性，因此被广泛应用于艺术，成为艺
6、术表现的一种重要载体，长期为艺术家所青睐，玻璃艺术更是独树一帜。如美国康宁玻璃博物馆和西雅图奇胡利玻璃艺术馆的作品（见图），让人耳目一新、惊心动魄，使人流连忘返，其产生的影响跨越了时空。图奇胡利博物馆的玻璃艺术品艺术玻璃所依赖的科学技术玻璃艺术是以玻璃为载体的一种视觉艺术，具有装饰性、艺术性和功能性。两河流域孕育了世界最古老的文明之一 美索不达米亚，这里出现了最早的玻璃器皿、最早的文字和最早的城邦。美索不达米亚把玻璃用于艺术品制造，当时就已经开发了“型芯法”、“镶嵌法”和“铸造法”，可生产出带有彩色玻璃镶嵌的精美的玻璃器皿。古埃及开发了彩色的玻璃釉、繁花工艺和马赛克工艺。古罗马进一步发展了“吹
7、制法”（见图）、“铸造法”、“热熔镶嵌法”（马赛克玻璃）和“浮雕法”，中世纪又发明了玻璃镶嵌画和彩绘玻璃窗工艺。伊斯兰玻璃工匠发展了萨珊玻璃的车刻工艺 “刻花”和“磨花”。威尼斯玻璃工匠开发了玻璃上点彩和描金第 卷第期玻璃搪瓷与眼镜的技术，他们把不同颜色的玻璃棒加温熔合在一起，其截面上可见许多五色斑斓的圆形图案，切成薄片即可成装饰玻璃，被称作“千花”技术。世纪后发展了车刻透明玻璃，采用玉器和宝石的轮雕技术，在玻璃制品表面刻划出浮雕般的纹饰，图案有肖像、风景、建筑和几何图形等，同时还发展了夹金、夹银装饰工艺。世纪末至 世纪初，法国玻璃艺术的制作独领风骚，引领了时代潮流，在经历了吹制工艺、铅质水晶
8、工艺和机压工艺这三次脱胎换骨的技术进步后，玻璃艺术又迎来了新生。我国河南辉县的吴王夫差墓和湖北江陵望山楚墓出土的越王勾践铭青铜剑上发现了青色玻璃，是使用我国独特组成的钾硝石为原料制作而成的钾钙硅玻璃。乾隆时代发明的鸡油黄玻璃花瓶在国内外享有盛誉。所有这些艺术玻璃都发挥了玻璃的热熔成型和冷加工的工艺特性。总体而言，热加工玻璃技术可分为吹制、铸造、压制、烧结、熔凝、彩釉、叠烧、熔模、热弯和夹胶等。而冷加工玻璃的工艺可分为镶嵌、化学蚀刻、工具雕刻、喷砂雕刻、激光雕刻、切割造型、粘贴造型、立线、彩绘、镀膜镀镜（包括镜画）、冰花、夹层、喷漆、丝印和洗银洗膜等。玻璃技术和工艺方法为艺术玻璃向艺术的广度和深
9、度发展提供了强有力的支撑。图玻璃（瓶）吹制工艺（数字表示不同的吹制过程）玻璃科学技术与艺术的融合发展科技是人类认识与改造世界（自然、社会、自我）的活动，而艺术是人类审美欣赏或创造的活动。科技的进步和发展给人类进一步的审美创作活动提供了必要的客观物质条件，而艺术的发展和人类审美情趣提升又为科技的发展提供了内驱动力。科学技术与艺术产生交融，相互依赖、相互促进、互相辉映、相得益彰。将科学知识运用于艺术创作，艺术创作中就会内涵丰富的科学思想。艺术家利用科学技术更好地表达自己的情感。科学家借助艺术创造更好地去认识世界、认知社会、体验自身。就艺术玻璃而言，科技的发展为艺术玻璃提供新的表现手段，拓展了艺术的
10、表现空间。科学也从艺术中获得进一步的启示和生命力。雕刻是一种常用的玻璃艺术的加工技术。迄今为止发明了很多与雕刻关联的技术，包括化学刻蚀、金刚石点刻、喷砂雕刻和切割造型等。激光诞生后，人们在研究激光与玻璃的相互作用时，发现用玻璃没有线性吸收的可见或近红外脉冲激光聚焦照射玻璃时，玻璃内部激光束聚焦的焦点附近会形成基于微爆炸的几十到几百微米的裂纹，这种微裂纹会对可见光产生散射，看上去呈现白色。所以若通过电脑控制激光将这些微裂纹形成一个三维结构，就能在玻璃里面雕刻一个譬如立体的人的头像或其它图案，就成为一种工艺品。现在，玻璃内雕已形成几十亿的市场规模，浙江浦江有很多从事激光内雕的企业，并在当地形成了产
11、业链。玻璃内雕技术最初利用的是激光诱导的微裂纹，所以只能形成白色的内雕。我们通过开发玻璃的体系和关联的激光技术，实现了基于离子价态操控以及纳米晶选择析出的彩色内雕技术（见图），大大拓展了玻璃艺术的表达形式。迄今为止，艺术玻璃主要通过变幻的空间形体和夺目的色彩效果来达到艺术表达效果。颜色在玻璃艺术中起到非常重要的作用，玻璃的颜色可以通过以下方式来实现：）等稀土离子的掺杂；），等过渡金属离子的掺杂；）金、银、铜等纳米金属颗粒的掺杂；玻璃搪瓷与眼镜 年月）等量子点的掺杂；）射线以及金属氧化还原造成的色心等缺陷（见图）。另外，多种掺杂也会产生复合效应，再加上不同掺杂、不同基质玻璃的复合使玻璃产生梦幻般
12、的色彩，若配合大小各异、虚幻空濛的气泡，让人产生“色即是空”的感悟，这种技法在琉璃玻璃艺术上大放异彩。玻璃艺术与玻璃最新科技的结合将会使艺术玻璃更加绚丽多姿。图玻璃着（彩）色内雕图含有缺陷的玻璃在不同光激发下的发光艺术玻璃发展展望艺术玻璃以它独有的晶莹剔透、高雅清新，以及艺术性和实用性的完美结合于一体等特点，越来越受到人们的喜爱。现代艺术玻璃为人们的生活环境创造了色彩斑斓的装饰效果，已经成为高档、时尚的装饰材料，为人们所青睐。艺术玻璃的发展和其它艺术一样都需要走继承和创新之路。玻璃艺术中常常采用雕刻技法，包括人工雕刻和电脑雕刻。利用娴熟刀法的深浅和转折配合的人工雕刻，表现出玻璃的质感，所绘图案
13、给人呼之欲出的感觉。采用激光的电脑雕刻技法，能在更短的时间内完成复杂的立体图案，形成人工不可能实现的栩栩如生的精美雕刻。雕刻玻璃是家居装修中一种很有品位的装饰玻璃，所绘图案一般具有个性“创意”，反映居室主人的情趣所在和追求。艺术家可以参与在设计过程中基于艺术判断和丰富感性的创作，再利用超快激光的三维雕刻技术实现人工或传统激光不可能实现的玻璃内部的发光图案的雕刻（见图），让玻璃艺术插上科技的翅膀而翱翔于艺术的苍穹。琉璃是一种为人们喜爱的艺术玻璃。通过将加入着色剂的各种配合料熔化，倒入模具中冷却成型，形成色泽鲜艳的玻璃艺术品，具有别具一格的造型，丰富亮丽的图案，灵活变幻的纹路，有时显露古老的东方韵
14、味，有时蕴含西方的浪漫情调。艺术家只需利用玻璃自然形成的凹凸和最具质感的色彩，便可创造出一种赏心悦目的和谐气氛，既能把握时代的潮流，又能超然物我，感悟人生。当前，琉璃除了色泽的选择和形态上的表达外，长久没有技术上的创新。如将长余辉玻璃技术融入琉璃，在黑夜中呈现迷蒙多彩的发光，亦是一种第 卷第期玻璃搪瓷与眼镜图玻璃内部的发光图案的雕刻和动态显示新的艺术表现方式。未来社会将进一步实现信息化、数字化和网络化，艺术玻璃的表达和展现形态也将相应发展调整，不应拘泥于固有的表现形式。一般认为未来的艺术表现行为将向虚拟现实艺术、游戏艺术、互联网艺术、移动互联网元宇宙艺术和智能元宇宙艺术方向发展。立足全球化视野
15、，接受多元的基于 和元宇宙技术将成为艺术发展的必然趋势。结语我国科学家和艺术家经过几十年不断探索有了丰厚积淀，应抓住时机，开疆拓土，力争在艺术玻璃领域大放异彩。）在意识上，我们应该大胆创新实践，打破各种条条框框，专注艺术本身，敢想敢为，发展出玻璃艺术的新的契合时代甚至超越时代的表达形态。）不故弄玄虚，不玩弄概念，脚踏实地，走出中国特色的艺术玻璃之路。强调玻璃科学技术与艺术的融合，相互支撑、相互依赖，吸取对方的养分。我国科学家近年在玻璃的新体系、新技术以及应用拓展方面取得了成绩，譬如激光三维操控技术、高折射率玻璃和发光玻璃等，应该把这些技术大胆应用于玻璃艺术的表达上，形成自己的特色和风格。）走出去，请进来，加强与国外玻璃科学家以及艺术家的交流，发展基于我们自己文化、思想以及经过反思的玻璃艺术表达方式。参考文献：作花济夫 玻璃的百科事典 朝仓书店，：，“”（），：，：，：邱建荣飞秒激光加工基础 基础与应用北京：科学出版社，