近日，我校文化遗产研究院青铜工艺研究团队在国际权威期刊npj heritage science《遗产科学》（nature合作期刊）上发表重要研究成果，首次成功测定并计算出了中国青铜时代陶范与青铜合金间的“界面换热系数”。这一突破标志着中国古代青铜器的研究从传统的定性描述，正式迈入定量模拟与精准复原的新阶段。

团队带头人杨欢副教授介绍，由于“界面换热系数”这一关键参数长期缺失，青铜铸造过程始终无法实现精准的数值模拟。此项成果不仅填补了古代材料传热学关键数据的空白，也为高保真复现商周时期浇注场景、科学解释铸件缺陷形成等工艺谜题提供了全新路径。

长期以来，我校在青铜器研究方面取得的突破性进展备受社会关注。此前，我校复原商代晚期青铜亚长牛尊铸造过程的研究，不仅得到《人民日报》的重点报道，也吸引了国内外多家权威媒体的广泛关注与报道。此次“界面换热系数”的突破性测定，正是该研究团队基于前期的长期攻关，首次向世界公开展示关键核心参数的重要成果。该研究受到社会各界广泛关注，先后被《陕西日报》《中国科学报》《人民日报》等重要媒体报道，起到了良好的社会效果。

文化遗产研究院青铜工艺研究团队深入践行“从1到0”科研理念，立足古代青铜铸造杰出工程实践的“1”，溯源破解陶范传热核心参数这一底层科学的“0”。依托我校材料科学与科技考古交叉领域的深厚积淀，以科学语言揭示了中国古代青铜技艺的内在逻辑，为科技赋能文化遗产研究、传承弘扬中华优秀传统文化筑牢坚实科技根基。

【人民日报客户端2026年2月6日电（原文转载）】黄土如何塑造了早期中国青铜文明（博古知今）

周原出土的铸范。杨欢供图

当人们惊叹于殷墟后母戊鼎的雄浑、周原遗址青铜器群的典雅时，往往将目光聚焦于青铜本身的光泽与纹饰。然而，在这些辉煌器物的背后，有一种平凡而伟大的材料，静静地支撑起了整个早期中国的青铜文明体系，它就是黄土。

与其他古文明普遍采用的失蜡法不同，中国商周时期的工匠独创了块范铸造法。而这项技术的基石，就是广布于黄河流域、看似取之不尽的黄土。早在上世纪便有研究者注意到，中国青铜铸造遗址的分布与黄土的分布高度重合。从商代晚期的安阳铸铜作坊到春秋战国的侯马遗址，这些早期中国的“工业心脏”无一例外地跳动在黄土高原的怀抱之中。这绝非巧合，而是一个文明因地制宜的选择。

黄土，这种由细颗粒粉尘经漫长时光堆积而成的沉积物，经过工匠的配比、揉练、阴干与焙烧，转化为能够承受上千摄氏度铜液冲刷的铸范。它是青铜文明的“孵化器”，决定了器物的最终形态与品质。然而，一个核心的科学问题长期以来悬而未决：在青铜浇注与凝固那电光石火的瞬间，滚烫的金属熔液与黄土铸范之间发生着怎样的热对话？这场对话的效率，直接关系到铸件是否完整、纹饰是否清晰乃至青铜合金的最终性能。

现代铸造理论认为，铸范必须具备两大核心功能：形成型腔与调控散热。对于前者，考古学家已通过无数陶范实物复原了制模、分范、合范的工艺链条；但对于后者，尤其是陶范铸造性能最关键的界面传热系数，我们却缺乏认知。界面传热系数，是衡量铸造过程中金属与铸范之间热量交换效率的关键参数。它仿佛一把钥匙，能够定量揭示不同时期、不同地区的陶范在功能上的细微差别。然而，这项对于现代铸造工业至关重要的参数，在考古学研究的数据库中却一直缺失。

2019年起，西北工业大学研究团队将目光投向了西周青铜铸造的核心区域——陕西宝鸡的周原遗址。他们采集了周原庄李铸铜作坊出土的古代陶范残片，在实验室中精确测量了其密度、导热系数等基本参数，然后进入研究的关键一步：设计一场“穿越时空”的铸造实验。

团队依据周原黄土的成分配比，采用传统工艺重新制作了平板状陶范。在范中预埋热电偶，用以监测浇注后不同位置的温度变化。他们选择典型的商周锡青铜合金，在1100摄氏度的浇注温度下，将铜液注入复原的黄土铸范中。实验数据显示，即便在紧贴铸件的区域，黄土范的温度上升也极为缓慢，全程未超过200摄氏度。这直观印证了黄土材料善于储热和延缓传热的特性，正是这些特性使其能平稳吸收铜液巨大的热量，避免因激热而炸裂，从而保证铸造成功。

要破译界面上的瞬时热交换，仅靠实验测量远远不够。研究团队创新性地提出了测温实验与数值计算相结合的“组合算法”。经过严密的数据校正与迭代计算，青铜与周原黄土铸范之间的热对话密码终于被首次破解。研究结果显示，在浇注完成的瞬间，界面传热系数达到峰值，随着青铜开始凝固收缩，铸件与铸范之间产生微小气隙，传热效率迅速下降，约在100秒后稳定。整个变化过程清晰地勾勒出从液态金属剧烈传热，到凝固收缩气隙形成，直至固态冷却的完整物理图景。

这项研究的意义，远远超出了一个数值。它为理解中国古代块范铸造的散热功能提供了定量标尺和重要参数。这意味着，未来研究者可以将此参数输入数值模拟软件，精确重建任意一件青铜器在其黄土铸范中的凝固过程，从而无损地检验工艺假设、诊断铸造缺陷、比较技术优劣。

更重要的是，这项研究将我们对黄土的认识，从一种“可用的原材料”，提升到了“铸造性能优越且可以定量比较的精准铸型材料”的层面。中国工匠早在3000年前，就已通过经验性的选土、配料、制备和焙烧工艺，将广袤黄土高原上的原生土壤，塑造成了一套性能稳定、足以支撑大规模精密青铜器生产的“工业标准件”。

由此，我们得以从一个新的角度审视青铜时代的文明逻辑。每一件青铜器都可能消耗数倍于自身体积的陶范，因此，相比于可以远程运输的铜锡原料，铸造所需的大量黄土必须就地取材。周原这一西周青铜铸造重镇，位于黄土沉积深厚之处，拥有得天独厚的“就地工业”条件。从先周时期开始，这里的工匠便系统性地开发黄土的铸造潜能，最终使周原成为礼乐文明背后的物质技术基地。

6年的研究，终于解读出青铜与黄土之间那场3000年前的对话。厚重黄土，是奠基青铜文明的底层密码。作为一种关键的技术媒介和物质基础，其特性被古代工匠以惊人的巧思掌控，从而支撑起一套独一无二、规模宏大的生产体系，创造了与世界其他文明迥异的艺术风格与技术范式。这项成果，为我们深刻理解中华文明的起源、特质与发展路径，提供了来自科技考古的注脚。

（作者单位：西北工业大学文化遗产研究院）

链接：https://www.peopleapp.com/column/30051866364-500007437243

【科学网－中国科学报2026年2月12日电（原文转载）】中国科学报科学家首次测定古代陶范关键铸造性能参数

近日，西北工业大学文化遗产研究院青铜工艺团队在《遗产科学》上发表论文，首次成功测定并计算出了中国青铜时代陶范与青铜合金间的“界面换热系数”。这一突破标志着中国古代青铜器研究从传统的定性描述，正式进入定量模拟与精准复原的新阶段。

团队首次提出了黄土对早期王朝选址的影响。破解以黄土为原料的铸铜陶范的铸造密码，是研究我国青铜时代工艺的核心问题。以往研究虽积累了丰富的陶范材料与工艺认识，却长期缺乏对铸造过程中热交换行为的定量刻画。陶范与高温铜液接触时的热传递效率，直接影响铸件凝固过程与成品质量，是该领域的核心难题。由于“界面换热系数”这一关键参数的缺失，青铜铸造过程的数值模拟与深度工艺分析始终受限。

西北工业大学研究团队依托学科交叉优势，综合考古学、传热学与反演计算方法，开展了跨越古今的系统实验。团队首先对西周铸铜遗址出土陶范进行了热物性参数测定，进而构建一维非稳态热传递模型，并设计平板模拟铸造实验，实时监测温度变化。面对古代材料不可重复、数据复杂的挑战，团队引入贝克非线性估算方法，对温度数据反复反算与验证，最终成功提取出符合青铜时代真实铸造条件的界面换热系数。

西北工业大学材料科学与考古研究团队青铜工艺研究小组负责人杨欢介绍，该项成果不仅填补了古代材料传热学关键数据的空白，也为青铜铸造过程的数值模拟提供了精准的输入条件。今后，研究人员可在计算机中高保真复现商周时期的浇注场景，动态模拟铜液在陶范中的凝固行为，从而科学解释铸件缩孔、缺陷形成等长期存在的工艺谜题。

此外，该研究建立的方法框架也可拓展至其他古代工艺研究，如金属铸造、陶瓷烧造等高温热过程领域，为科技考古提供可复用的定量分析路径。从比较不同时期、不同地区陶范的热性能差异，到深入解读青铜生产背后的技术体系与资源选择，这一进展将为理解中国古代科技文明提供全新的数据支撑。

此项研究是西北工业大学文化遗产研究院长期致力于多学科交叉研究的代表性成果。该团队从凝固理论视角解读陶范功能，逐步推动数值模拟在工艺复原中的应用，此次关键参数的突破，进一步以科学语言揭示了中国古代青铜技艺的内在逻辑，为青铜时代技术智慧的深入探索打开了新的大门。

（作者：李媛来源：中国科学报）

链接：https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2026/2/560192.shtm

【陕西日报客户端2026年2月6日电（原文转载）】突破！西工大团队首次测定古代陶范关键铸造性能参数

近日，西北工业大学文化遗产研究院青铜工艺团队在国际知名期刊《遗产科学》上发表论文，首次成功测定并计算出了中国青铜时代陶范与青铜合金间的“界面换热系数”。这一突破标志着中国古代青铜器研究从传统的定性描述，正式进入定量模拟与精准复原的新阶段。

团队首次提出了黄土对早期王朝选址的影响。破解以黄土为原料的铸铜陶范的铸造密码，是研究我国青铜时代工艺的核心问题。以往研究虽积累了丰富的陶范材料与工艺认识，却长期缺乏对铸造过程中热交换行为的定量刻画。陶范与高温铜液接触时的热传递效率，直接影响铸件凝固过程与成品质量，是该领域的核心难题。由于“界面换热系数”这一关键参数的缺失，青铜铸造过程的数值模拟与深度工艺分析始终受限。

西北工业大学研究团队依托学科交叉优势，综合考古学、传热学与反演计算方法，开展了跨越古今的系统实验。团队首先对西周铸铜遗址出土陶范进行了热物性参数测定，进而构建一维非稳态热传递模型，并设计平板模拟铸造实验，实时监测温度变化。面对古代材料不可重复、数据复杂的挑战，团队引入贝克非线性估算方法，对温度数据反复反算与验证，最终成功提取出符合青铜时代真实铸造条件的界面换热系数。

西北工业大学材料科学与考古研究团队青铜工艺研究小组负责人杨欢介绍，该项成果不仅填补了古代材料传热学关键数据的空白，也为青铜铸造过程的数值模拟提供了精准的输入条件。今后，研究人员可在计算机中高保真复现商周时期的浇注场景，动态模拟铜液在陶范中的凝固行为，从而科学解释铸件缩孔、缺陷形成等长期存在的工艺谜题。

此外，该研究建立的方法框架也可拓展至其他古代工艺研究，如金属铸造、陶瓷烧造等高温热过程领域，为科技考古提供可复用的定量分析路径。从比较不同时期、不同地区陶范的热性能差异，到深入解读青铜生产背后的技术体系与资源选择，这一进展将为理解中国古代科技文明提供全新的数据支撑。

此项研究是西北工业大学文化遗产研究院长期致力于多学科交叉研究的代表性成果。该团队从凝固理论视角解读陶范功能，逐步推动数值模拟在工艺复原中的应用，此次关键参数的突破，进一步以科学语言揭示了中国古代青铜技艺的内在逻辑，为青铜时代技术智慧的深入探索打开了新的大门。

（群众新闻记者赵茁轶）

链接：https://xzzsx.sxdaily.com.cn/app/template/displayTemplate/news/newsDetail/18459/11512859.html?isShare=true