Του δρ. χημικού,
Χρήστου Γ. Μαλτέζου,
μέλους της
Εταιρείας Διερεύνησης Αρχαιοελληνικής και Βυζαντινής Τεχνολογίας (Ε.Δ.Α.Βυ.Τ.)
και ιδρυτής της ομάδας Ερευνητές Αρχαίας Ελληνικής Νανοτεχνολογίας (Ε.Α.Ε.Ν.).
Στην διεθνή βιβλιογραφία είναι συχνή η εύρεση
πηγών για αρχαία νανοτεχνολογία σε αντικείμενα ή τοιχογραφίες άλλων πολιτισμών.
Ωστόσο, λιγότερο συχνά βρίσκεται κάτι αντίστοιχο για αρχαία ελληνική
νανοτεχνολογία.
ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΑ ΠΕΡΙ ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ, ΕΔΩ.
Προκειμένου να συμπληρωθεί το κενό ενημέρωσης
για αυτόν τον ιδιαίτερο κλάδο της αρχαιοελληνικής τεχνολογίας, ιδρύθηκε ομάδα Ερευνητών
Αρχαίας Ελληνικής Νανοτεχνολογίας (Ε.Α.Ε.Ν.) Ήδη έχουν καταχωρηθεί στο διαδίκτυο[1]
από την ομάδα αυτή σχετικά άρθρα από εκλαϊκευμένες μελέτες για την ανάδειξη νανοτεχνολογίας
στα υαλοθετήματα Κεγχρεών, στο κύπελλο του Λυκούργου, στα στεγανά επιχρίσματα
των δεξαμενών Λαυρίου, και στα καλλυντικά της αρχαίας Ελλάδας.
Οι Ε.Α.Ε.Ν. συνεχίζουν την ενημέρωση αναδεικνύοντας
αρχαία ελληνική νανοτεχνολογία σε Αττικά αγγεία με μελανό υάλωμα.
Tα ερυθρόμορφα και μελανόμορφα αττικά αγγεία
Αριστερά - εικ.1: Ερυθρόμορφος - μελανόμορφος αττικός αμφορέας (530 – 520 π.Χ.). «Ο Ηρακλής επιτίθεται σε έναν κένταυρο». Μουσείο J. Paul Getty.
Δεξιά: Μικροφωτογραφίες στο εσωτερικό της μελανής επίστρωσης, από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο διέλευσης (Transmission Electron Microscope, TEM)[4].
Κάτω δεξιά και στις δύο φωτογραφίες φαίνεται η κλίμακα μεγέθους. Υπόψη, ότι νανοσωματίδιο θεωρείται ότι έχει μέγεθος μικρότερο ή ίσο του 0,1 μm (100 nm).
Επάνω (a) - εικ. 2 Όλα τα σκούρα σωματίδια είναι νανοσωματίδια μαγνητίτη. Επάνω δεξιά σύμφωνα με τους δείκτες Debye–Sherrer τα νανοσωματίδια αυτά είναι πολυκρύσταλλοι.
Κάτω (b) - εικ. 3 Το μεγάλο σωματίδιο στη μέση της μικροφωτογραφίας είναι κρύσταλλος τιτανομαγνητίτη [Fe2+(Fe3+,Ti)2O4].
Το περίφημο μελανό υάλωμα των αττικών αγγείων
είναι στην ουσία ένα νανοϋλικό με ιδιαίτερες χημικές και μηχανικές ιδιότητες. Αυτά
τα αττικά αγγεία για μεγάλο διάστημα υπήρξαν ένα εξαγωγικό προϊόν το οποίο
μπορούσε να «πιάσει» υπέρογκες τιμές, αποφέροντας μεγάλα κέρδη στους
δημιουργούς του αλλά και στους εμπόρους. Επί τρεις ολόκληρους αιώνες είχαν
μεγάλη ζήτηση στις ξένες αγορές, μετατρέποντας κυριολεκτικά το χώμα σε χρυσάφι
και χαρίζοντας στην Αθήνα ένα ασυναγώνιστο μονοπώλιο στον τότε γνωστό της
κόσμο.
Η αξία τους είναι και σήμερα ανεκτίμητη αφού
προσελκύουν επισκέπτες απ’ όλο τον κόσμο, που σπεύδουν να τα θαυμάσουν στα
μουσεία εντός και εκτός Ελλάδας. Πρόσφατα προκάλεσαν επίσης το ενδιαφέρον και
της NASA! Μια θυγατρική της αμερικανικής διαστημικής υπηρεσίας ξεκίνησε μαζί με
το Μουσείο Γκετί – και με μια παχυλή χρηματοδότηση 800.000 δολαρίων – μελέτες
για να διερευνήσει τη σύστασή τους. Η NASA ενδιαφέρεται κυρίως για το περίφημο
μελανό υάλωμα των αγγείων, αναζητώντας σε αυτό μυστικά που θα μπορούσαν να τη
βοηθήσουν να βελτιώσει την ανθεκτικότητα των κεραμικών που χρησιμοποιεί για τη
μόνωση των διαστημοπλοίων της[2].
Χαρακτηρισμός και ανάλυση της υαλώδους βαφής
Η σύστασή τους άρχισε να αποκρυπτογραφείται
μόλις από τη δεκαετία του 1990 και μετά, από επιστήμονες του ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος
και συνεργάτες από το πυρηνικό ερευνητικό κέντρο του Βελγίου χάρη στην ανάπτυξη
των σύγχρονων μικρο-αναλυτικών τεχνικών[3].
Η πρώτη και η πιο αναπάντεχη διαπίστωση ήταν ότι, αν και αρχαία, η βαφή τους
ανήκει στα υλικά της τελευταίας λέξης της τεχνολογίας, σε αυτά που σήμερα
ονομάζουμε νανοϋλικά.
Μέσω ενός ευρέος φάσματος αναλυτικών τεχνικών, απεδείχθη ότι το μελανό υαλώδες στιλπνό στίλβωμα είναι ένα υαλοκεραμικό υλικό με βάση το χημικό στοιχείο σίδηρο. Στην καλύτερη περίπτωση, είναι χρωματισμένο με πολυκρυσταλλινα νανοσωματίδια μαγνητίτη (Fe3O4) (Εικόνα 2a) ή μείγματος μαγνητίτη και ερκυνίτη (FeAl2O4), κ.α.
Η προέλευση της πρώτης ύλης
Για να δώσει η βαφή το επιθυμητό άψογο μελανό
υάλωμα, η πρώτη ύλη της έπρεπε να είναι μια άργιλος πλούσια σε αργιλικά ορυκτά
που να περιέχουν τα στοιχεία σίδηρο και κάλιο και φτωχή σε οξείδια του
ασβεστίου (έτσι μόνο μπορούσε να παραγάγει τις αντιδράσεις που οδηγούν στον
σχηματισμό του μαγνητίτη).
Παράλληλα έπρεπε όταν αναμειγνυόταν με νερό να
σχηματίζει ένα κολλοειδές αιώρημα με κόκκους μικρότερους των 0,3 μικρών (300
νανόμετρα). Το αιώρημα αυτό όταν συμπυκνωνόταν έδινε μια υπέρλεπτη «αργιλική
βαφή» με την οποία διακοσμούνταν τα αγγεία που είχαν πλαστεί στον τροχό και στη
συνέχεια ψήνονταν με μια πολύ συγκεκριμένη διαδικασία και σε πολύ συγκεκριμένες
θερμοκρασίες.
Η αττική γη πρόσφερε στους κεραμείς της τις κατάλληλες πρώτες ύλες (βλέπε Εικόνα 3) ώστε να επιτύχουν όχι μόνο ένα υάλωμα με μοναδικό χρώμα και αντοχή, αλλά και ένα «σώμα» εξαιρετικής ποιότητας.
Εικόνα 3: Φυσικό αργιλώδες εναιώρημα που σχηματίστηκε
μετά από ανοιξιάτικη βροχόπτωση στη περιοχή οροπεδίου Πάνακτου – Σκούρτα,
Αττικοβοιωτίας[5].
Ο χρωματισμός διακόσμησης
και η τεχνική της όπτησης[6].
Η όπτηση (δηλ. η σκλήρυνση κεραμικών μέσω
ψησίματος σε κάμινο) γίνεται σε τρία στάδια τα οποία αφορούν τις τρεις συνθήκες
αντιστοίχως, με την ακόλουθη σειρά: 1. Οξείδωση – 2. Αναγωγή – 3. Οξείδωση.
Η λεπτή «αργιλική βαφή» για τον χρωματισμό -
διακόσμηση ήταν διαφορετική από την «άργιλο» (πηλό) του σώματος του αγγείου.
Πριν από την έναρξη της όπτησης
Το έτοιμο προς όπτηση αγγείο και πριν εισέλθει στην κάμινο, είχε «αργιλική βαφή» με χρώμα καφέ-κόκκινο που ήταν απλωμένη πάνω στο γκρι υπόστρωμα (επιφάνεια)» του σώματος του αγγείου.
Εικόνα 4a Πριν από την έναρξη της όπτησης, η «αργιλική
βαφή» είχε χρώμα καφέ-κόκκινο και ήταν απλωμένη πάνω στο γκρι υπόστρωμα
(επιφάνεια)» του σώματος του αγγείου.
1.
Πρώτη οξείδωση
Εικόνα 4b Το σώμα του αγγείου και η διακόσμηση είχαν κόκκινο χρώμα, λόγω
του σχηματισμού της ένωσης Fe2O3.
Οι αρχαίοι Έλληνες αγγειοπλάστες ανέβαζαν την θερμοκρασία μέσα στην κάμινο και παράλληλα
άφηναν να κυκλοφορεί αέρας μέσα στην κάμινο. Όταν έφταναν στην επιθυμητή
θερμοκρασία και η «αργιλική βαφή» θερμαινόμενη άρχιζε να συσσωματώνεται και να
υαλοποιείται. Σε αυτό το σημείο το σώμα του αγγείου και η διακόσμηση είχαν
κόκκινο χρώμα, λόγω του σχηματισμού της ένωσης Fe2O3
2. Αναγωγή
Εικόνα 4c Το σώμα του αγγείου και η διακόσμηση έπαιρναν σκούρο γκρι και
μαύρο χρώμα αντιστοίχως, λόγω του σχηματισμού της ένωσης Fe3O4.
Κατόπιν, η κάμινος σφραγίζονταν, εμποδίζοντας
την παροχή οξυγόνου με αυτόν τον τρόπο πετύχαιναν την μείωση της θερμοκρασίας.
Σε αυτή τη φάση της αναγωγής, σχηματίζονται νανοκρύσταλλοι μαγνητίτη στην
χρωματική στοιβάδα παρουσιάζοντας σταδιακά μελανό (μαύρο) χρώμα με αποτέλεσμα η
διακόσμηση να γίνεται μαύρη και το σώμα του αγγείου σκούρο γκρι, λόγω του
σχηματισμού της ένωσης Fe3O4
και άλλων ενώσεων αναγωγής σιδήρου.
3. Τελική οξείδωση
Στο τελικό στάδιο της οξείδωσης, ο
αγγειοπλάστης ελευθέρωνε το άνοιγμα της καμίνου, έτσι αυξάνονταν ξανά η
θερμοκρασία. Οι βαμμένες και υαλοποιημένες διακοσμήσεις δεν οξειδώνονταν ξανά,
παραμένοντας μαύρες, διότι σε αυτό το στάδιο εγκλωβίζονταν τα οξείδια του
σιδήρου στην αναγωγική μορφή, δηλ. σε Fe3O4. Ενώ το πορώδες σώμα του αγγείου
γίνονταν κόκκινο, λόγω της οξείδωσης του σιδήρου ξανά και της επαναφοράς του σε
σχηματισμό Fe2O3.
Το τελικό στάδιο χρειάζονταν ιδιαίτερη προσοχή, ώστε να διασφαλιστεί ότι η θερμοκρασία δεν θα αυξηθεί υπερβολικά, διότι σε αντίθετη περίπτωση το υάλινο στίλβωμα θα γίνονταν κόκκινο όπως στην οξείδωση του πρώτου σταδίου.
Εικόνα 4d Η τελική μορφή του αγγείου, όπου η βαμμένη επιφάνεια παραμένει μαύρη (Fe3O4), ενώ η υπόλοιπη επιφάνεια του σώματος του αγγείου είναι κόκκινη (Fe2O3).
Ο Έλεγχος της θερμοκρασίας στην κάμινο
Το απαιτούμενο εύρος της θερμοκρασίας για την δημιουργία του μελανού στιλβώματος ήταν μάλλον μικρό. Η βέλτιστη ποιότητα μπορούσε να επιτευχθεί σε θερμοκρασίες μεταξύ 890 και 950οC.
Οι έμπειροι αρχαίοι Έλληνες αγγειοπλάστες, που
τροφοδοτούσαν με καύσιμο ύλη (ξύλα) την φωτιά στην κάμινο, γνώριζαν πολύ καλά
να ξεχωρίζουν με το μάτι τις κατάλληλες θερμοκρασίες από την ακτινοβολία που
εκπέμπει ένα διάπυρο (μέλαν) σώμα[7].
Στο εύρος 720 – 730οC λόγω της θερμικής ακτινοβολίας, η κάμινος παίρνει πορτοκαλί χρώμα. Στους 800οC, το χρώμα της καμίνου γίνεται λαμπερό πορτοκαλί και μέχρι τους 950οC λαμπυρίζει, ενώ στους 1.000οC παίρνει λαμπερό κίτρινο χρώμα.
ΠΗΓΗ:
ΑΡΧΕΙΟΝ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ, 14.6.2023.
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ:
1. Ελένη Αλούπη, «Φύση και μορφολογία των βαφών σε αρχαία
κεραμεικά – μια νέα προσέγγιση στη μελέτη της κεραμεικής τεχνολογίας»,
Διδακτορική Διατριβή, Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, 1993.
2. Y. Maniatis, E. Aloupi and A.D.
Stalios, “New Evidence for the nature of
the attic black gloss”, Archaeometry 35, 1 (1993), 23 – 34.
3. Eleni
Aloupi-Siotis, “Ceramic technology: how
to characterize black Fe-based glass-ceramic coatings”, Archaelogical and
Anthropological Sciences (2020) 12: 191.
4. Πωλίνα Καψάλη, «Οι
τεχνικές όπτησης στη Μεσοελλαδική περίοδο και η συμβολή στην αναγνώριση
υπερ-τοπικών κεραμικών παραδόσεων», Μεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασία,
Φιλοσοφική Σχολή, Τμήμα ισορίας και Αρχαιολογίας, ΕΚΠΑ, 6/2018.
5. Eugenia Russell, «Όπτηση Αθηναϊκών μελανόμορφων και ερυθρόμορφων αγγείων», World History
Encyclopedia, 2.8.2011.
6. The Potter’s Studio Handbook: A start-to-finish guide to hand-built and
wheel-thrown ceramics (Muller 2007, p.111)
7. Μουσείο Κυκλαδικής Τέχνης: Οι φάσεις της όπτησης
8. Φαφούτη Λαλίνα, «Το νανο-χώμα των αρχαίων Ελλήνων», Science, ΤΟ ΒΗΜΑ, 15.7.2012.
[2] Φαφούτη
Λαλίνα, «Το νανο-χώμα των αρχαίων Ελλήνων»,
Science, ΤΟ ΒΗΜΑ, 15.7.2012
[3] Y. Maniatis, E. Aloupi and A.D. Stalios, “New Evidence for the nature of the attic black gloss”, Archaeometry 35, 1 (1993), 23 – 34.
[4] Ibid, p.28
[5] Eleni Aloupi-Siotis, “Ceramic technology: how to characterize black Fe-based glass-ceramic
coatings”, Archaelogical and Anthropological Sciences (2020) 12: 191, p. 3
of 15.
[6] Ibid
[7] Ακτινοβολία μέλανος σώματος (Φυσική): Κάθε σώμα σε οποιαδήποτε θερμοκρασία κι αν
βρίσκεται εκπέμπει ενέργεια με μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Η
ακτινοβολία αυτή ονομάζεται θερμική ακτινοβολία.
ΣΧΟΛΙΑ
ΣΧΟΛΙΑ ΜΕΣΩ Facebook