制陶艺术，这一古老的技艺，依赖于天然黏土的独特性质。黏土与水混合后展现出的可塑性，使得它能够被塑造成各种形态，并通过干燥和烧制过程永久固化这些形状。
黏土的可塑性是其成为陶器和瓷器的基本要素。这种可塑性源自于黏土矿物的物理特性，尤其是其颗粒小于2微米且含水的硅酸铝盐矿物混合体。在湿润状态下，周围的水分子膜赋予了黏土可塑性，但在干燥或烧成后会变硬变脆，变成非可塑性。
（黏土）
黏土的干燥过程是其加工中的关键步骤。在这个阶段，黏土中的水分含量逐渐降低。当水分含量降至8%-15%时，黏土进入“硬白”阶段，此时黏土的可塑性降低，但可以通过刮削、切割等手段进行进一步的加工。继续干燥至水分含量降至3%时，黏土达到完全的“硬白”状态，此时黏土已足够坚硬，可以进行烧制。
烧制过程中，黏土经历复杂的物理和化学变化。在450℃以上，黏土开始失去化学结合水，这一过程称为烧结，导致黏土变得坚硬如石。随着温度的继续升高，黏土物质的密度加大，孔隙减少，最终可能导致玻璃化和熔合，这一阶段在早期陶器制作中很少达到，因为烘烤的温度很少超过1000℃。
在历史上，黏土的使用可以追溯到旧石器时代，当时原始人类发现被火烧过的泥土变得坚硬且有型，从而启发了陶器的制作。在中国江西省万年县仙人洞遗址的考古发现中，出土了距今约20000年的陶片，这些陶片是目前世界上已知最早的陶器之一。这些陶器主要使用泥条圈筑的方法成型，再经过简单的修整和装饰，之后用露天篝火烧制而成，烧成温度较低。陶器的器形比较简单，早期可能只有直口的“U”形圜底罐一种，晚期开始出现有颈的鼓腹圜底罐和深腹钵。
仙人洞遗址的陶器制作技术尚处于原始阶段，器型大多是手工捏制而成的圆底罐，器内壁凹凸不平，胎壁厚薄不匀，胎质粗劣，有些还掺和了蚌末、石英粒；陶色很不稳定，有的在同一块陶片上呈现红、灰、黑三色；内壁和外壁均饰粗绳纹。这些特征显示，当时的制陶技术原始且简单，可能是采用平地堆烧的方法。
黏土的来源和形成过程与多种成岩矿物质的分解密切相关，尤其是长石的分解在其中扮演了重要角色。长石的基本结构单位是四面体，由4个氧原子围绕一个硅原子或铝原子构成，形成一种三维的骨架，大半径的碱或碱土金属阳离子位于骨架内大的空隙中。
长石的分解过程涉及到多种物理化学作用。在风化作用下，长石中的硅酸盐中的碱和碱土金属被淋出，并分解为氢氧化物和硅酸，而低铁氧化为高铁矿物，该层大量集聚着黏土矿物。通常此层为绿色、黄绿色，呈条带或节理构造。这些黏土矿物是次生矿物中含量最多的矿物，其颗粒一般都很细小，是黏土质岩石和黏土的主要矿物成分。黏土矿物是一种含Mg、AI的复合铝一硅酸盐晶体，由硅片和铝片构成的晶胞交互成层组叠而成，呈片状。
原生性黏土，如高岭土，主要在特定地区形成。高岭土是一种主要由高岭石组成的黏土，其化学实验式为：AI203·2Si02·2H20，重量的百分比依次为：39.50%、46.54%、13.96%。纯净高岭土为致密或松疏的块状，外观呈白色、浅灰色。被其他杂质污染时，可呈黑褐、粉红、米黄色等，具有滑腻感，易用手捏成粉末，煅烧后颜色洁白，耐火度高，是一种优良的制瓷原料。
次生性黏土则在迁移过程中获得额外杂质，如红黏土，因其含铁化合物而呈现鲜艳红色。红黏土是在湿热气候条件下，经历了一定红粘土化作用而形成的一种含较多粘粒，富含铁、铝氧化物胶结的红色粘性土。红粘土形成过程中依次经历了风化作用，微团粒化作用后期对微团粒改造的成土作用，当母岩经历了这一完整的成土过程之后，现代意义上的红粘土便形成了，并具有了特殊的工程地质特性。
在地球表面的构成中，黏土矿物占据了重要位置。它们广泛存在于花岗岩和片麻岩中，这些岩石构成了已知地球表面的3/4。产生黏土的矿物质是水合铝硅酸盐以及附属的大量碱、碱土、氧化铁等。
在古代，制陶原料主要分为两大类：黏土和羼和料。黏土因其黏性、可塑性和结合性被称为“塑性原料”。古代陶器的原料制备包括筛选或淘洗，以去除杂质。例如，在新石器时代，陶土经过淘洗，去掉植物细末及杂质，得到纯净的细土。黏土中的主要化学成分为氧化硅、氧化铝，以及少量的氧化铁、氧化钙等，这些统称为“助熔剂”。
根据化学组成含量的不同，黏土可以分为普通易熔黏土、高铝质耐火黏土、高硅质黏土、高镁质易熔黏土四类。其中，普通易熔黏土最为常见，其特征是低氧化硅、低氧化铝、高助熔剂。
羼和料是人工加入陶土内的辅助性原料，没有黏性，被称为“瘠性原料”。羼和料的种类包括矿物类（如石英、长石）、动物类（如蚌壳和螺壳碎片、骨屑）、植物类（如炭化稻壳）和陶类（如陶末）。羼和料的主要作用是减少塑性原料的黏性，增加坯体的强度，以及增强耐温度剧变的性能。
黏土与羼和料按照适当比例配制使用，通常体积比约为3:1至5:1。配制方法有两种：一种是先将两类原料掺和在一起，加水润湿后用手揉练或用脚踩踏成为泥料；另一种是先将黏土加水练成泥料，后加入羼和料，再揉练至均匀结合。
制陶工艺流程包括原料制备、坯体成型、坯体修整、坯体装饰、陶器烧制、烧制后装饰（指彩绘陶）等六道工序。原料制备是工艺流程的基础，对制陶成功至关重要。
例如，新石器时代中期的湖北宜都市城背溪、枝城北遗址出土的陶器，经过化学分析，其氧化硅占比52.76%~67.15%，氧化铝占比16.60%~20.09%，助熔剂总和占比11.22%~14.36%，属于普通易熔黏土。这些数据支撑了古代制陶工艺中对原料选择和配比的精细要求。
次生性黏土，也称为二次黏土或沉积黏土，是由原生黏土经过风化、雨水冲刷和河流漂流等自然作用转移至其他地方再次沉积形成的。这些黏土在迁移过程中，由于摩擦和水流的作用，黏土颗粒变得更加细小，因此其可塑性增强。次生性黏土常含有机质，例如黑黏土、紫砂黏土等。
在陶器制作中，次生性黏土的高可塑性是一个显著优势，因为它允许黏土被塑造成各种形状。然而，这种可塑性也带来了挑战，尤其是在干燥过程中。水分的蒸发会导致黏土体积收缩，这种收缩可能导致陶器成型时出现开裂等问题。
为了克服次生性黏土在干燥过程中的收缩问题，古代陶工通常会向黏土中添加无塑性材料。这些材料包括石英、沙子等，它们可以填充黏土的孔隙，增加土样的密实性，从而提高土体的抗剪强度。例如，古人在陶土中加入适当的砂粒、蚌壳末、陶片碎末、草末等羼和料，以达到减低陶土黏性、防止干裂、使陶质疏松、增加陶土熔点等目的。
具体来说，加入砂粒和蚌壳末可以减少黏土的黏性，使制坯时不致黏附手指，易于成型；同时，这些材料还能防止干裂，即使是阴干的，也不至于因为不平时收缩而导致破裂或变形。此外，这些羼和料还能使陶质疏松，火烧时水分比较容易溢出，陶器不致绽裂；增加陶土熔点，使其在烧制的时候不会因为火力过高而导致部分融化。
在古代制陶工艺中，晾干是非常关键的一步。黏土成型后，必须在恒温下晾干，以确保黏土中的水分均匀蒸发，避免由于温度的剧烈变化导致陶器开裂。这一过程中，古人积累了丰富的经验，他们通过控制环境的温度和湿度，确保陶坯在适宜的条件下干燥，从而减少成品的缺陷率。
当黏土干燥到一定程度，即“硬皮”阶段时，陶器表面会形成一层硬化的外壳。在这个阶段，通过磨光可以减少黏土表面的孔穴，提高陶器的整体表面质量。磨光技术在古代已经被广泛应用，古人使用石头、骨头或木头制成的工具，在陶坯表面反复滚动滑动进行打磨，使陶坯更加坚实致密，表面更加光滑。这一过程不仅提高了陶器的耐用性，也增加了其美观性。
泥釉的使用在磨光之后，为了进一步增强陶器的耐用性和美观性，古人会使用泥釉封闭表面的孔隙。泥釉，亦称“土釉”，是一种以黄土为主要原料，配以草木灰和风化岩石粉末制成的釉。这种釉料的使用，可以追溯到商周时期，是我国古代制作瓷器的重要工艺。泥釉的使用不仅能够增强陶器的耐用性，减少吸水率，还能提供多样的颜色和光泽，使陶器更加美观。
黏土的成分是决定烘烤过程中化学变化的关键因素。黏土主要由硅铝酸盐矿物组成，含有少量的镁、铁、钠、钾和钙等元素。这些元素在高温下会发生一系列的物理化学变化，如脱水、分解、矿物质的晶型转化等，从而影响陶器的最终性能和颜色。例如，黑陶的烧制方法则更为复杂，需先在氧化气氛中烧制，后改为还原气氛，还需要用浓烟熏翳，经渗炭而制得黑陶。
（黑陶）
烘烤温度的控制在古代，制陶工匠们通过观察火焰的颜色、使用火照(瓷土捏成的圆锥，高温时变红变软)来判断温度，甚至通过朝窑口吐口水，根据水珠跳动的高度来判断温度。这些方法虽然原始，但却能在一定程度上控制窑内的温度，确保陶器的质量。
加热速度对陶器的质量也有重要影响。太快或太慢的加热速度都可能导致陶器开裂或变形。古代工匠需要根据陶器的大小和形状，以及窑炉的结构来控制加热速度，这通常需要多年的经验和技巧。
窑内的气氛对陶器的颜色和质地也有很大影响。例如，铜釉在高浓度氧气时呈红色，反之则呈绿色。古代工匠通过控制窑内的氧气浓度，如使用泥封窑顶，同时渗水入窑，来创造适合陶器烧制的气氛。
窑内烘烤能够达到更高的温度，并且更好地控制陶器周围的气压和气氛，从而提高陶器的质量。而露天烘烤虽然成本较低，但效果不均匀，且容易受到外界环境的影响，如风速和湿度的变化。古代的陶工根据不同的需求和条件，选择不同的烘烤方式。
史前烧陶技术存在地面堆烧和窑室烧制两大阶段，陶窑结构也经历了单体式和复合式两大阶段。早期的陶器制作主要应该是露天堆烧，这种烧制方式产生的温度不高，远远达不到烧制陶器的标准温度800度左右，导致陶器质地松脆、颜色较为斑驳。
燃料的选择和成本对制陶业有重大影响。在古代，制陶工匠们通过观察火焰的颜色、使用火照来判断温度，甚至通过朝窑口吐口水，根据水珠跳动的高度来判断温度，这些方法虽然原始，但却能在一定程度上控制窑内的温度，确保陶器的质量。固定结构的陶窑出现时间相对较晚，率先集中发现于黄土高原和华北平原地区，实践经验是古代人类积累知识的主要途径。
接近燃料资源的地点是设置制陶场地的重要因素。在奥克尼，当公元前2000年的时候，木材就变得如此稀少，以至于被迫使用泥煤作燃料，这可以从陶器的柔软性得到推断。甚至在今天，喜马拉雅山脉周边的山地国家，陶工们还在出售他们没有烘烤过的产品，因为他们缺少燃料，希望购买者在回家途中遇到第一片森林时就用这些陶器来烘烤。因此，燃料资源的接近性对于制陶场地的选择具有决定性的影响。
陶器的颜色首先受到黏土成分的影响。陶土属于含水硅铝酸盐矿物，主要成分是硅和铝的氧化物，此外还有铁、钾、镁、钙、钛等多种元素的氧化物。特别是铁和钛氧化物，它们的含量越高，烧制出来的陶器颜色就越深。例如，宜兴紫砂壶使用的“紫金土”中氧化铁含量高达10%，导致其呈现出特有的深紫色。
烧制技术和窑炉气氛对陶器颜色的影响同样重要。在氧化气氛中烧制，铁元素会被氧化成三氧化二铁，使陶器呈现出红色，这种陶器被称为红陶。相反，在还原气氛中烧制，铁元素被还原成四氧化三铁，陶器的颜色就会呈现出灰色或者深灰色，这种陶器被称为灰陶。黑陶的制作可能涉及到在烧制即将结束时用泥封窑顶和窑门，并在窑顶渗水，产生浓烟，烟中的炭很快渗入炽热的坯体孔隙中，从而将陶器熏黑。
在烧制前，古人会使用天然有色土壤掺入或不掺入黏土中，以得到不同颜色的陶器。例如，彩陶的制作，是在陶坯未入窑焙烧前，用铁、锰等颜料在坯体上绘画纹饰，入窑后用氧化焰烧成，使彩绘牢固地结合在器物表面。这种技术的应用，使得彩陶成为了新石器时代文化遗存中最精美的陶器之一。
涂色过程中，需要精确预测烧制后的颜色，并确保涂料均匀吸收。由于陶器的颜色受多种因素影响，包括黏土成分、烧制温度、窑炉气氛等，因此预测烧制后的颜色是一项复杂的任务。古人通过长期的实践和经验积累，逐渐掌握了这些技术，能够在一定程度上预测和控制陶器的最终颜色。同时，涂料的均匀吸收也是保证陶器颜色均匀、美观的关键。古人通过精细的工艺操作，如拍打、滚压等方法，确保涂料均匀地覆盖在陶器表面，并在烧制过程中均匀吸收。
