矽酸鹽結構與黏土礦物

石英

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石英是結晶的二氧化矽 SiO2,地殼中含量第二多的礦物,也是你在砂與花崗岩中看到的透明或乳白顆粒。就結構而言,它是架狀矽酸鹽的原型:每個四面體把四個角全與鄰居共用,織成一張剛硬、完全連通、沒有自由端、也不易解理的三維網。正是這種徹底的連通,讓石英又硬(莫氏硬度 7)、化學性強韌,並成為傳統陶瓷的標準原料之一。

石英有個每位陶瓷工作者都必須尊重的脾氣:它在加熱時會改變晶型。低溫(α)石英在 573 度 C 翻轉成高溫(β)石英,這是同一框架快速、可逆的位移,並伴隨約百分之一的突發體積變化。由於這個變化很突然、且升溫與降溫時都會發生,讓坯體太快通過 573 度 C 會使它開裂,業界稱這種缺陷為驚裂(dunting)。若加熱到更高溫,石英會慢慢重構成其他矽的同質多形,鱗石英與方矽石,不過在真實燒成中這很緩慢,且往往不完全。

在白瓷坯體中,石英扮演填料或骨架:磨成細粉(有時以燧石形式),它是非塑性成分,能撐開可塑黏土、降低乾燥收縮,並賦予生坯與燒成坯體尺寸上的骨幹。燒成時,它的表面部分溶入源自長石的玻璃相,而殘餘的石英核心得以存留。游離的結晶石英還帶著健康警示:吸入細石英粉塵會導致矽肺症,因此陶瓷中處理石英時要做粉塵控制。

把瓷坯燒過 573 度 C,每一顆石英粒都會突然膨脹約百分之一,冷卻時再縮回去。若太快通過這個溫度,膨脹的石英粒與周圍玻璃相之間的失配就可能崩出裂縫,即驚裂。

573 度的 α-β 轉變:一次微小、突發、可逆的體積跳動,燒成排程必須小心翼翼地通過它。

α-β 轉變是位移型且可逆的;轉成鱗石英或方矽石則是重構型、緩慢、在陶瓷時間尺度上實質不可逆。把兩者混淆會導致採取錯誤的燒成防範措施。

又称
crystalline SiO2alpha-quartzflint (as a ceramic filler)石英結晶二氧化矽