明朝科技史之陶瓷、火器和漆器

陶瓷、火器和漆器
　　（一）陶瓷技术
　　明代烧造建筑用陶的大规模的砖瓦窑场，除了南京的聚宝山窑以外，永乐以后的临清窑、苏州窑、蔡村窑和武清窑都是最主要的建筑用陶的产地。
　　明代日用陶器的主要产地有仪真、瓜州、钧州、磁州和曲阳等地，它们还担负着皇室大量的派造任务。
　　日用瓷器，除了宋元时期的大窑场如磁州、龙泉等地仍有烧造外，不同程度的粗、细陶瓷器生产遍及山西、河南、甘肃、江西、浙江、广东、广西、福建等各省。其中，山西的法华器、德化的白瓷和江苏宜兴的紫砂器更是这一时期的特殊成就。而福建、广东等地的外销瓷生产也有着相当大的规模。
　　但是，就整个制瓷业来说，代表明代水平的是全国制瓷业中心——江西景德镇。
　　明代景德镇所产的瓷器，数量大，品种多，质量高，销路广。宋应星在《天工开物》中说： 合并数郡，不敌江西饶郡产……若夫中华四裔，驰名猎取者，皆饶郡浮梁景德镇之产也。 这是说明产量大，销路广。从品种和质量来说，景德镇的青花器是全国瓷器生产的主流；以成化斗彩为代表的彩瓷，是我国制瓷史上的空前杰作；永乐、宣德时期铜红釉和其他单色釉的烧制成功，则表明了当时制瓷工匠的高度技术水平。
　　１。景德镇官窑（１）景德镇青花瓷器的生产，有官窑和民窑两种明代御器厂成立于洪武初年还是较后时期这个问题有待进一步研究才可确定，但洪武时期青花瓷器的需要量已经很大则是确定无疑的，这包括了民用和官用。明王朝在洪武二年就已规定 祭器皆用瓷.明朝政府在对入贡国的答赠中，也需要大量瓷器，例如洪武七年一次就赐赠琉球瓷器七万件，十六年赐赠占城和真腊各一万九千件，十九年又遣使真腊赐以瓷器。
　　在国内外传世的元末明初青花瓷器中，有一部分似属洪武时期的产品。
　　其特征是一般的青花色泽偏于暗黑，这可能是由于当时战争环境，中断了进口青料而使用国产青料造成的。在图案装饰方面，则开始改变了元代层次多，花纹满的风格，而趋向于多留空白。扁菊花纹使用较多，葫芦叶的绘画也不如元代那样规矩。在景德镇御器厂旧址宣德层下发现的红釉器残片，有莲瓣纹饰，与北京元大都出土的红釉器极为相似，此外尚有扁菊图案的青花器瓷片，似乎都应该属于洪武瓷。（２）永乐、宣德时期的青花瓷器以其胎、釉精细，青色浓艳，造型多样和纹饰优美而负盛名，被称为我国青花瓷器的黄金时代。
　　但由于史籍失记，而永乐青花瓷器除了 压手杯 等少数有篆书年号款外，都不书年款，因此，对于永乐青花瓷器的识别较难。永乐和宣德之间，虽然隔着一个洪熙，但为时只一年，事实上几乎是相接的。帝王的更迭，并不必然带来手工业品风格的改变。永乐和宣德两朝的青花瓷器具有共同的特点和风格，是很自然的事。明人工世懋和黄一正，在《窥天外乘》和《事物绀珠》中把永、宣二窑相提并论，是合乎情理的。
　　永乐、宣德时期官窑青花瓷器的胎、釉制作技术，比元代有了进一步的提高。胎质细腻洁白，釉层晶莹肥厚，是这一时期的特征之一。而在习惯上，又把釉层更肥润的一类归属永乐朝的产品。
　　青花色泽的浓艳，是这一期最主要的共同特征。历来传说这时期所用的青料，是郑和出航西洋从伊斯兰地区带回的所谓 苏麻离青.这种青花料含锰量较低，含铁量较高。由于含锰量低，就可减少青色中的紫、红色调，在适当的火候下，能烧成像宝石蓝一样的鲜艳色泽。但由于含铁量高，往往会在青花部分出现黑疵斑点。这种自然形成的黑斑，和浓艳的青蓝色却又相映成趣，被视为无法模仿的永、宣青花瓷器的 成功之作.但是，在传世的永乐、宣德青花瓷器中，有相当一部分不带铁锈样黑斑，而青花色泽又极为幽雅美丽的制品。有人物画面的青花器，往往属于这一类，其所用的青料究竟是国产钴土矿，还是进口料加以精制的结果，还有待于进一步研究。
　　永乐、宣德青花瓷器在制作风格上，也改变了元代的厚重雄健而趋于清新流丽。尽管永乐、宣德青花仍有较大的盘、碗等器，但很多是精致的器物，如精致、小巧而又显得端稳的永乐青花压手杯，口沿外撇，拿在手中正好将拇指和食指稳稳压住，这种精心设计的新品种，在明代就得到了很高的评价： 永乐年造压手杯，中心画双狮滚毬，为上品，鸳鸯心者，次之；花心者，又次。杯外青花深翠，式样精妙。 （《博物要览》）北京故宫博物院所藏的，是中心画双狮滚毬和画花心的两种。
　　永乐、宣德时期的青花瓷器，目前收藏在国内外各大博物馆的还有一定数量，其中以宣德大盘为多。
　　（３）成化、弘治、正德时期的青花瓷器如以所用青花料的不同来分期的话，永乐、宣德时期的官窑青花，所用的青料主要是进口的苏麻离青。成化、弘治和正德这三朝的官窑青花瓷器，则是进口青料和国产青料杂用的时期。
　　成化瓷器最主要的成就，是斗彩的烧制成功。但青花瓷器也有一定的声誉。成化青花除了少数早期制品仍沿用苏麻离青因而带有黑斑，同时在风格上又和永乐、宣德时期的青花相似外，其大量而典型的产品，则是以青色淡雅而著称。由于苏麻离青料的断绝，成化官窑后期主要用的是产于江西饶州地区乐平县的陂塘青，也叫平等青。这种国产青料，含铁量较少，因此不再出现宣德青花那种黑斑。由于经过精细的加工，在适当的温度中，能烧成柔和、淡雅而又透彻的蓝色来。从传世的实物看，成化青花瓷器的造型，并不如宣德青花那么多样。但是，玲珑、精巧的小型器物，却是这一时期突出的产品。在图案的装饰手法上，更趋向于轻松、愉快，如婀娜的花枝和活泼的婴戏图等，都能给人以艺术享受。当然，除了青色淡雅的典型瓷器以外，成化青花也有较浓青色的，但是，胎薄釉白而青色淡雅是这一时期青花器的普遍特征。
　　弘治的青花瓷器，从器型、装饰和青料使用等各方面看，都是成化风格的继续。它所使用的青料，主要是平等青，只是由于配料成分及烧成温度的不同，也仍有较浓和较淡的不同色调。器物以盘、碗为主。在装饰图案中，以莲池游龙最有特色。不过，从主题的构思来说，象征着腾跃的龙，竟然局处于莲池之中，是很不协调的。这样的题材，往后就用得较少。
　　正德（１５０６- １５２１年）初年，就在景德镇烧造御器，虽然因宁王叛乱，一度停止生产，但不久即恢复。而且，当时的督陶官梁太监，还把一些民户强迫编入匠籍，以扩大其 官匠 的队伍。这说明正德时期瓷器的烧造量也并不在少。正德青花，从色泽上说，有好几种不同的类型。薄胎白釉而青色淡雅如成化风格的，已比较少见；典型的正德青花瓷器，是胎骨厚重，青花浓中带灰的色泽为主。此外，尚有一种鸡心婴戏图碗，其器形和图案同习见的嘉靖婴戏碗完全一致，而青色亦呈翠青，但 混青 现象严重。
　　（４）嘉靖、隆庆和万历初年的青花瓷器以使用回青料为标志的嘉靖青花，是明代青花瓷器史上又一个突出的阶段。嘉靖青花并不是全部使用回青着色，而是以回青和瑞州石子青配合使用。
　　嘉靖青花的色泽，一反成化的浅淡和正德稍浓而带灰的色调，呈现一种蓝中微泛红紫的浓重、鲜艳的色调。由于嘉靖青花中铁与钴的比值是所有国外及国内钴料中最低的一种；而它的锰和钴的比值，虽比宣德以前的进口料为高，但也比一般的国产料为低。因此，它既没有永乐、宣德及元代青花那种黑铁斑，也不产生正德时单用石子青那种黑灰色调，而又比成化时所用的平等青要显得浓艳。嘉靖青花器在明清之际曾得到较高的评价。
　　嘉靖青花瓷器，除了以青花色泽取胜外，器形则更趋多样，除了各类餐具、陈设器及花盆、鱼缸等日用器外，还有各种宗教供器。造型上，则仿古铜器的风气较盛。总的说，嘉靖的器物带有一种粗犷的面貌。在图案装饰方面，除了以前各个时期所有的主要题材外，道教色彩的题材出现较多，而像 寿 、 福 等字也出现了，这是过去很少有的。
　　隆庆青花瓷器的风格基本上是嘉靖青花的延续，回青料继续使用，有的色泽亦很鲜艳。在传世品中，像六角壶、花形盒、银锭盒和方胜等，都是比较特殊的器形。北京故宫博物院所藏青花云龙提梁壶，胎骨厚重，色泽浓艳，可说是隆庆官窑青花的典型器物。
　　万历（１５７３- １６１９年）早期的青花瓷器，基本上也和嘉靖风格一致，所用颜料亦多回青。有的器物，如若没有万历的年款，就很难和嘉靖时期的区别开来。（５）万历中期以后至明末的青花瓷器万历的青花瓷器，除早期的青料仍用回青，和嘉靖风格相似外，中期以后，可能因回青断绝而改用国产青料。
　　万历官窑青花瓷器，中期以后所用的青料是浙江省所产的浙料。浙江省的衢州、信州、绍兴、金华地区都出青料。但在万历三十五年时，浙江东阳、永康、江山三地所产青料，官府并未征收，而是折成银钱上交的；新昌所产青料，虽由官府征收实物应用，但 青竭而粗恶不堪.传世的万历中期以后的青花瓷器，并不全是 粗恶不堪.有的虽没有嘉靖青花那样浓艳，但蓝中微微泛灰的色调，也颇有沉静之感。
　　万历青花的器形多样，御器厂除继续烧制难度极大的龙缸和屏风等大器如定陵出土的高达７３厘米的青花大瓶外，还烧制像碁盘、碁石、烛台、笔管等器物。图案除常见的龙、凤纹外，各种动、植物及人物图案也比较盛行。
　　２。景德镇的民窑瓷都景德镇虽然设立御器厂为宫廷提供御用瓷器，但这里的民窑制瓷业也是具有雄厚的基础的。（１）明初至成化以前从湖田采集的瓷片看，明代前期宣德年间的民窑青花器虽也有用含铁量较多的进口 苏麻离 青料烧制的宗教用器和各类民间日用品，但明初至成化以前的产品，大多用的是国产料，其青色基本上比用苏麻离青的永乐、宣德官窑青花器为灰，同时也不带黑色的斑点。这一时期的器物，以盘、梅瓶和罐为突出。（２）成化、弘治、正德时期成化、弘治时期官窑青花瓷器所用的是色泽较淡的陂塘青。上等青料由官府控制，但不会和进口料一样贵重，民窑通过各种途径得到一些较好的青料，是完全有可能的。
　　正德时期的民窑青花瓷器，不论从品种方面，还是从数量方面看，都是比较多的。这一时期所用的青料，表现在器物上基本上带灰色。流传下来的器物，除盘、瓶、炉、洗、罐外，各式碗类数量极大，这和明代中期以后民间的墓葬风气有关。正德以后，民间用瓷碗陪葬的习俗风行，碗都安放在墓的圹内棺外，习惯上称为 圹碗.瓷碗花纹除人物、双凤、花鸟、鹤鹿、虎以及田螺等各种动物上，也有方胜、钱纹、海涛等图案。（３）嘉靖、隆庆、万历时期嘉靖、隆庆以后，由于资本主义因素的发展和官搭民烧制度的实行，有一些高级的民窑青花瓷器，不仅胎、釉制作的精细和官窑器相似。而且可能冲破了纹饰的官方规定。由于官窑的 钦限 御器是在民窑中烧造，这在一定程度上促进了民窑的制瓷技术水平的提高。嘉靖时期的民窑高级青花瓷器，据记述，就有花草、人物、禽兽、山川屏、瓶、盆、盎之类。
　　万历时期，景德镇民窑还为外销欧洲特制大批青花器皿，其图案纹饰基本是根据欧洲客户的需要而设计的，盘子口沿- 般分成若干格，绘以郁金香纹。日本学者称为 芙蓉手 的，即属此类。
　　（４）明末天启、崇祯时期景德镇青花瓷器产量是很大的。宋应星《天工开物》记述景德镇制瓷使用青料的情况说： 凡饶镇所用，以衢、信两郡山中者为上料，名曰浙料。
　　上高诸邑者为中。丰城诸处者为下也。 又说： 如上品细料器及御器龙凤等，皆以上料画成。 说明当时的官窑器及高级民窑青花所用的青料是浙料，较粗的民窑器则用中料和下料。
　　近年来在景德镇观音阁地区也发现了大量碎片，从青花的色泽看，确实没有嘉靖、万历时期官窑器及民窑青花精细瓷器那么鲜艳，蓝中呈灰的程度较大。
　　值得重视的是，明末民间青花瓷器的图案装饰题材多样，完全突破了历来官窑器图案规格化的束缚。各种大小动物如虎、牛、猫、虾、鹦鹉、鹭鸶等全都入画，写意山水也较盛行，并且在画上配诗。日本陶瓷界所谓的 古染付 ，即是指天启民窑青花瓷器而言。其中有一些具有写意山水、花鸟画意的青花瓷器，是否专为销售日本而定制，值得研究。在景德镇发现的碎片中，也看得出具有写意手法的青花图案。
　　３。彩瓷与成化斗彩彩瓷，从广义角度讲，应该包括点彩、釉下彩、釉上彩和斗彩，但习惯上所谓的明代彩瓷，是指釉上彩和斗彩而言。
　　明代彩瓷的兴起，除了彩料和彩绘技术方面的因素外，还应归功于白瓷质量的提高。因为有了细腻洁白的白瓷做底，绚丽多彩的画面才能更好地表现出来。
　　明代釉上彩常见的颜色有红、黄、绿、蓝、黑、紫等数种，它们采用不同的着色剂以及相应的工艺。
　　１９６４年南京明故宫出土的洪武白釉红彩云龙纹盘，是目前仅见的洪武时期釉上红彩。这只白釉红彩龙纹盘， 盘壁表里各画五爪红龙两条及云彩耳朵。灯光透映，两面花纹叠合为一。 （《南京明故宫出土洪武时期瓷器》，《文物》１９７６年第８期）这样精致的制作水平，代表了明初釉上彩的成就。
　　在整个明代，釉上红彩的制作，几乎没有间断。
　　北京故宫博物院、台北故宫博物院和上海博物院以及外国的一些收藏单位，都藏有宣德时期的青花红彩器，这种釉下青花和釉上红彩相结合的制作工艺，在明代宣德以前的器物上还没有发现过。
　　釉下青花和釉上红彩相结合，在广义上可称为斗彩，它是发明成化斗彩的准备阶段。一定意义上说，这是划时代的。因为，在明宣德以前，釉下青花和釉上彩的工艺虽都早已成熟，但它们都是单独存在的。只有到了宣德才把这两种工艺结合起来，创造了釉下青花和釉上彩相结合的新工艺。青花红彩器是在先烧成青花瓷器后，再在釉上用铁红描绘图案，然后低温烘烤。由于釉里红的烧成难度很大，要得到鲜艳的红色是极不容易的，而铁红的烧成比铜红要容易得多。正是这种新工艺，为明清时期斗彩瓷器的发展，奠定了基础。
　　斗彩是釉下青花和釉上彩色相结合的一种彩瓷工艺。斗彩这个名称，不见于明代的文献记载，《博物要览》、《敝帚轩剩语》、《清秘藏》、《长物志》等都只有成化五彩或 青花间装五色 的名称。
　　《南窑笔记》认为，凡是釉下青花和釉上彩色拼斗成完整图案的，称为斗彩；凡是用釉下青花双勾各种图案的轮廓线，而以釉上彩色填入的，叫做填彩；单纯的釉上彩，则称为五彩。其实，若从釉下彩和釉上彩相结合的角度看，填彩也可属于斗彩的范畴之内。
　　成化白瓷的制作，至少在薄胎这一点上，可说是达到了当时的历史最高水平。为了要充分衬托各种色彩的鲜艳程度，成化白瓷的釉色也和以前各时期的色泽不一样，它往往在白中微微显牙黄，釉层较厚，给人以一种沉静的感觉，也就更能显出各种彩色的效果。
　　４。高温及低温单色釉明代景德镇的高温单色釉和低温单色釉瓷器都有很大发展。《南窑笔记》除记述了永乐、宣德时期的甜白、霁青、霁红外，并说：月白釉、蓝色釉、淡米色釉、米色釉、淡龙泉釉、紫金釉六种，宣、成以下俱有。 同时，还记载了明代直隶 厂官 窑的色釉制品： 其色有鳝鱼黄、油绿、紫金诸色，出直隶厂窑所烧，故名厂官，多缸钵之类，釉泽苍古，配合诸窑，另成一家。 从传世的实物看，永乐时期仿龙泉釉、仿影青，宣德时期的酱色釉、洒蓝和成化时期的仿哥窑器也都有较高的水平。明代单色釉最突出的成就是永乐、宣德红釉和蓝釉，成化孔雀绿和弘治黄釉。
　　（１）永乐时期的甜白瓷的烧制成功是明代景德镇单色釉瓷器发展过程中的一大进步。古代白瓷的制作，并不是在釉料中加进一种白色呈色剂，而是选择含铁量较少的瓷土；釉料经过加工，使含铁量降低到最少的程度；在洁白的瓷胎上，施以纯净的透明釉，就能烧制出白度很高的白瓷来。假使再将瓷胎制得较薄，薄到半脱胎或 脱胎 的程度，那就更增加了这种白瓷诱人的美感。
　　明代在白瓷烧制工艺方面有不少成就，主要表现在下列几个方面：瓷胎中逐渐增加高岭土的用量，以减少瓷器的变形；精工粉碎和淘洗原料，去除原料中的粗颗粒和其他有害杂质以增加瓷器的白度和透光度；提高瓷胎的烧成温度以改变其显微结构，从而改进瓷器的强度以及其他物理性能；改进瓷器装匣支烧的方法，从而增加美观并利于实用。上述烧造技术上的巨大进步，使白瓷的外观和内在质量都有飞跃的提高。明代的薄胎瓷，特别是脱胎瓷，便是突出的例子。
　　（２）薄胎瓷器制作开始于永乐时期，但永乐的薄胎只是半脱胎，到成化时期，白瓷有更高的成就，其薄的程度达到了几乎脱胎的地步。脱胎瓷的制作，从配方、拉坯、修坯、上釉到装窑烧成，都有一整套的技术要领和工艺要求，修坯是其中最艰难、细致、最关紧要的一环。脱胎瓷的修坯一般要经过粗修、细修定型、粘接、修去接头余泥并修整外形、荡内釉，然后精修成坯并施外釉。在修坯过程中，坯体在利篓上取下装上，反复近百次之多，才能将二、三毫米厚的粗坯，修到蛋壳一样薄的程度，在修坯的关键时刻，少一刀则嫌过厚，多一刀则坯破器废，一个大的喘息都会导致前功尽弃的后果。其制作工艺的难度，由此可见一斑。明代永乐时期，鲜红器正式烧制成功。在鲜红器开始问世以前，在陶瓷这个领域里还没有一种色调纯正的红釉瓷器。由于这种红釉具有鲜艳的红色，人们就称之为鲜红；又由于这种红釉像红宝石一样的美丽，有人也就把它叫做 宝石红 ；此外，还有 祭红 、 霁红 、 积红 等等名称，实际都是指同一种东西。
　　宣德时期，红釉制作进一步发展，在生产数量上有明显的增加，但胎、釉均较永乐略厚，致红色稍觉黯黑。但这是和永乐红釉器相比而言的。
　　宣德以后，红釉制品就极少烧造，成化正德时期虽力图烧好红釉，但从传世品看，除少数几件外，大多是不太成功的制品。到了嘉靖初，就用矾红来代替鲜红了。矾红是一种以氧化铁着色的，在氧化气氛中烧制低温红，比烧成高温铜红容易得多。它的色泽往往带有一种橙味的砖红色，没有铜红那样纯正鲜丽，但烧成比较稳定。正由于此，景德镇御器厂就采用矾红代替铜红了。
　　（３）蓝釉瓷器蓝釉是钴的呈色，蓝釉最初出现在唐代的三彩陶器上，这是一种低温铅釉。在宣德时期，蓝釉（也称霁蓝、祭蓝）器烧造较多。后人把它和白釉、红釉相提并论，推为宣德瓷器的 上品.（４）孔雀绿瓷器孔雀绿亦称法翠 ，是一种以铜为着色剂的色釉。在明代孔雀绿烧制技术成熟以前，所有的绿釉都属于一种深暗的青绿色泽，没有达到亮翠的程度。明代的孔雀绿釉则烧成了与孔雀羽毛相似的翠绿色调，碧翠雅丽，十分美观。
　　（５）弘治黄釉我国的传统黄釉有两种，一是以三价铁离子着色的石灰釉，这是一种高温黄釉。另一种是低温黄釉，也用含铁的天然矿物作着色剂，但基础釉是铅釉，这种低温黄釉早在唐三彩上就已出现。但唐三彩上黄釉的色调是黄褐色，明代弘治时期黄釉的色调才是真正的黄色，它达到历史上低温黄釉的最高水平。明代黄地青花的品种虽在宣德时期已经出现，但是纯粹的黄釉最早见于成化时期，而且数量也并不多。低温黄釉瓷器的施釉方法有两种，一种是直接施于无釉的烧结瓷胎上；另一种则是施于烧结白瓷的白色底釉上。着色剂是以一种含铁量较高的天然矿石——赭石的形式加入的。
　　（二）火器专家赵士桢
　　１。生平事迹赵士桢，字常吉，号后湖。浙江省温州乐清县人。生卒年代不可确考，大约生于明嘉靖三十一年（１５５２年），卒于明万历三十九年（１６１１年）左右。
　　祖父赵性鲁，官至大理寺寺副，很有学问，曾参加修《大明会典》，工诗词，尤精书法。赵士桢颇受其影响，故亦擅书法。他曾把自己的诗作写在扇叶上，被宦官带入宫中，偶然为年幼的万历皇帝见到，极表赞赏，旋于万历六年 以善书证，授鸿胪寺主簿 （《光绪乐清县志》），后受召入直文华殿。万历二十四年，晋升为中书舍人，自此终其身。
　　赵士桢 生长海滨，少经倭患 （《神器谱》），颇能了解增强国防力量的重要。他说自己从 海氛初起，即留心访求神器.他曾专门向当时的火器专家、《火攻大全》一书的作者，学习了一段时间，赵士桢还作了广泛的调查研究。首先，他向陈国保等老前辈了解明代前朝使用火器的情况，得到了 先朝……所用不过旧日火器，近日退虏亦不过日本鸟铳 （《神器谱或问》）的结论，深感当时火器的落后。他曾 遍访 抗倭名将胡宗宪、戚继光的部下，了解到 倭之长技在铳，锋刃未交，心胆已怯 的情况。进一步认识到火器在抗倭御寇战争中，具有特别重要的作用，因而坚定了致力于研制火器的意志。他尤其注意向有实践经验的将领请教，如在抗倭中屡树战功的林声芳、吕慨、杨鉴、陈录、高风、叶子高诸将军，赵士桢常常同他们 朝夕讲究 ，频频研讨。万历二十四年，他在温州同乡、游击将军陈寅处见到西洋番鸟铳，很受启发。当他获知由于进贡来到北京而定居下来的土耳其人朵思麻，原来在土耳其就是一位专门管理火器的官员，于是赵士桢就设法向他求教。朵思麻把所藏的鸟铳给他看，并详细讲解了制造和使用方法。
　　由于他努力搜访，锐意钻研，积累了十分丰富的资料和研制火器的经验。明末著名的火器专家焦勖在论当时的火器著作时指出： 惟赵氏藏书，海外火攻神器图说，祝融佐理，其中法则规制，悉皆西洋正传。 （《火攻挈要》）
　　对赵士桢收藏的火器资料，给予很高的评价。
　　洪震寰先生认为赵士桢是在长期的搜访和钻研的基础上，于万历二十五年，提出《用兵八害》的条陈，建议制造番铳。虽经兵部议交京营试制，但由于京营没有图式，无从着手，又来向他请教。赵士桢唯恐这些昏庸官僚 制造打放两不如法 ，白白糟塌了研究成果，便自己出钱，邀集一批工匠进行研究试制。在朵思麻的协助之下，赵士桢终于研制出两种新的枪型：撮合西洋铳和佛郎机之长处，制成 掣电铳 ；掇取鸟铳和三眼铳的优点，制成 迅雷铳.这一次总共造了四种，计十多架，并将其中七架实物，绘了图样，写了文字说明。其内容包括构造、制法、打放架势等，上呈皇帝。这就是他的主要著作之一《神器谱》。皇帝批交兵部、工部等有关部门会审。万历三十年（１６０２年）六月，由刑部尚书萧大亨主持，会同有关部门的代表，在北京宣武门外西城下进行试验。据会审报告说，当时曾将赵氏所制的 车铳逐一试验，并将原议神器诸谱一一参详，其器械委果铦利，其制度委果精巧.建议皇帝把赵氏 所制车铳式样随发京营，依法成造，责令的当官员加意教演，传示各边，以究其防边制虏之用.报告还要求对赵士桢 朝夕讲究，殚力倾资制造利器，用备不虞 （《防虏车铳议》）的行动，给予嘉奖。
　　赵士桢研究火器的范围很广，包括枪、炮、火箭、炮车等等。他的研究工作，不但 得之秘传、参之载籍，正之素经战阵之人 ，并且 穷搜冥思，苦坚生慧，巧熟两凑.因而在总结和接受前人经验的基础上，有新的创造，并对自己的研究成果不断改进和提高。例如，他研制出掣电铳后，发现 因相接处稍有喷泄之患 ，就加以改进，结果 聊变其制 ，克服了这个缺陷，便能 免致薰灼两旁士卒.又如万历二十六年进呈的迅雷铳，可以连发五弹；至万历三十年，就发展成为 战酣连发 ，可以一气发射１８弹。赵士桢还非常注意国外火器技术的发展，并加以摄取和创造性的运用。所以他的发明往往能够 较旧器则数倍其利，较倭铳则便利倍之 （同上）。如当他得悉日本人使用一种新式火器 大鸟铳 ，威力大，命中率高，十分厉害。他就 毕虑竭愚 ，取其长处，结合其他火器的优点，发明了 鹰扬炮 ，足以压倒日本的大鸟铳。
　　难能可贵的是赵士桢的整个研制工作是在极其困难的条件下进行的。他得不到经济的支持，就自掏私囊， 散金结客 ， 捐资鸠工 ，苦心经营起来。到了晚年，健康状况恶化，仍然勉力坚持，不稍怠懈。正如他自己所说的： 以薄柳孱弱之躯，备极劳苦，孳孳吃吃，恒穷年而罔恤 ，且 以一生辛勤耕笔之余，千金坐散而不顾.他在这样困难的条件下作出如此重大的成绩，是令人敬佩的。
　　作为 持橐簪笔，无疆场之寄，三军之任 的赵士桢，为什么要把毕生精力贯注在火器的研制之中，甚至到了 竟成锻癖，倒囊浪费而罔惜，劳神无用而不悟，似醉若痴 的程度呢？他自己说得很清楚，那就是 隐忧师老财绌，将吏未见戮力，南北不肯同仇。祸结兵连，靡所底止。深信神器之利，用之有方，足以挫贼凶锋，则息肩有望，除之有素，堪称不饷之兵，则劳费可节，庶几不留不处，中外民力少甦.（《神器谱》）他一再把自己研制火器的全部目的，归结为 振国威 、 彰天讨 、 裕国用 三点。由此可见，他确实是为了加强国力，抵抗外患，以期国泰民安。这种爱国思想给他带来巨大的力量，抵住了无端的讪谤，克服了物质上的困难，以 身可死而心不肯灰 的献身精神，坚韧不拔，终于作出了重大的贡献！充分表现了他具有不为名利，一心抵御外患的爱国感情和民族气节！
　　２。主要著述赵氏著作大都和火器有关，现将可考的主要著作列陈如下：（１）《用兵八害》这是写给当局的一个条陈，作于万历二十五年。其内容是陈述火器之利，建议制造番铳。此件可能已佚，在其所著《防虏车铳议》中提及。（２）《神器谱》郑振铎《玄览堂丛书》有影印明万历二十六年刊本。北京图书馆藏有明抄本。此书成于万历二十六年，当年进呈并刊刻。前冠 进器疏 ，并有王延世序，末附自跋，正文分 原铳 、 图式样 、 打放架势 、 神器杂说 四个部分。明刊本合作一卷，《千顷堂书目》分作四卷，孙诒让因而疑赵氏 别有认定足本.恐未必然，盖《书目》按上述四个部分，析作四卷。
　　进器疏 力陈枪炮之利； 原铳 略叙火器渊源及其本人得铳之原由；图式样 是 噜密铳 、 西洋铳 、 掣电铳 和 迅雷铳 的构造图，包括总装图、部件图、附件图及其简要的文字说明； 打放架势 是使用步枪的各个动作的图示，附有文字说明； 神器杂说 计３１条，分别介绍各种枪型的性能、优缺点、制造工艺、使用方法，以及火药生产等等。
　　（３）《续神器谱》
　　上海图书馆存有明万历戊戌刊本，其首页盖有 左史赵士桢图书印 朱文篆字章一方，自叙末盖有 东嘉赵士桢印 朱文篆字章一方，跋文末又盖有 士桢 朱文印。看来似为赵氏家藏本，果真如此的话，那是何等珍贵啊！
　　此书分为四个部分，首为赵氏自叙。次为 图式 ，计有 鹰扬炮 、 震叠铳 、 三长铳 、 翼虎铳 、 奇胜铳 五种火器的全形图和正、侧面图，还有 拒马伞 、 软牌 、 炮架 、 虎头车 等器的结构图式和使用图式。再次为 续神器谱杂说 ３２条，内容涉及上述诸铳的用法、维修以及弹药的制作使用等。所述多很翔实，自谓 年来亲身为之，试有实验，殊非漫语.末有作者的简短跋文。
　　（４）《神器谱或问》附在《续神器谱》戊戌本后，二者字迹全同，并同于《玄览堂丛书》影印的《神器谱》戊戌本，此《或问》当也是戊戌刻本，据郑振铎序《玄览堂丛书》影印的《神器谱或问》以明抄本为底，其内容、行款全同于上述戊戌刻本，当为影抄。据刘世学万历二十七年为此影抄本所作的 叙 称，赵氏写了《神器谱》和《续谱》之后，鉴于当时对于枪炮， 任事者未必用，用未必知变，不知变则利害亡准 ， 曝直之霞，复摅二谱未竭之愚 ， 乃作为《或问》，以疏其绪.则此书作于二谱之后。《或问》计４４条，内容涉及火器的利害、制造、使用诸方面，均为问答形式。
　　（５）《备边屯田车铳议》按《玄览堂丛书》影印明抄本，此书实应分作《防虏车铳议》和《倭情屯田议》。前者包括 疏 、 议 、 铳图（有引） 、 车图（有引） 及 跋 ；后者除 议 外，还附有 中国朝鲜日本形势图（有引）.《艺海珠尘》丛书将其合而为一，题作《备边屯田车铳议》。此书当作于万历三十年。
　　《车铳议》大意是说， 用兵之道，当以车自卫，以枪杀敌，故其议极陈车铳之利.《铳图》绘有 鹰扬炮 、 轩辕铳 、 噜密铳 、 九头鸟 、旋机翼虎 、 掣电铳 、 火箭溜 、 连铳 以及 百子佛郎机 ，计九种枪炮的图式。此外，还有所谓 铺车士卒火器十种 （实则十一种）的图式，即 国初三眼枪 、 国初双头枪 、 三神镋 、 电光剑 、　　花枪 、 天蓬铲 、 火箭刀溜形 、 火弹筒 、 锨铳 、 镢铳 和 步下翼虎铳的正面和侧面图。《车图》绘有 鹰扬车 的总装图、部件图和进行式图。《屯田议》大意是陈说屯田之利，建议召募壮丁屯于辽东等沿海之荒地。《形势图》是一幅包括渤海、黄海和东海北部一带的地图。
　　３。重要贡献赵士桢毕生潜心于火器的研制和推广应用，在我国火器发展史上作出了重要的贡献。
　　（１）大力提倡、宣传、推广使用火器明代虽在成祖时就建立 神机营 ， 专习枪炮 ，但到了万历时期，在火器的制造和使用方面是个什么样的局面呢？据赵士桢的观察，一方面是 今日用兵，全无制敌之具，尚然不肯讲求 （《神器谱或问》）。另一方面是 每令庸工造之，庸将主之，庸兵习之。造者不精其制，主者不究其用，习者不臻其妙（《神器谱》）。因而使得将士们感到 终不服习，视此若赘疣 （同上）。甚至 反咎铳为不便不利，甘弃以资敌，我则宁受其害.（同上） 行伍之间，自百夫长以上，俱各右弓矢而遗神器 （同上），轻视火器的作用。针对这种情况，赵士桢采用上奏折、著书立说等方式，制造舆论，广引古今中外战例，极陈火器之利，驳斥种种陈腐落后的观念，慷慨陈词，大声疾呼，以期引起朝野的重视。他还针对当时一般武人 器不知制，制未必精，艺不肯习，习未必攻 ，以及 知之者既深藏固秘，不知者又加诋毁 等情况，着意进行火器知识的普及教育，他编写的《或问》、《杂说》等材料，都尽量做到深入浅出、图文并茂、通俗易懂，便于广大士兵阅读。
　　表现了一个爱国科学家的热诚心肠和豁达态度。赵士桢还亲自进行火器使用的教习，他对其家人的训练，坚持了一年以上。铳手的缺乏也是当时一种严重的情况。后来甚至要到国外去招募。此外，他对火器的管理制度也十分注意，大力宣传外国的管理办法。这些做法都是很有见地的。（２）多方调查，大力搜求各种火器图式据现存的赵氏著作统计，列有火器图式２４种，其中有几种是他自己的发明，大部分是他多年不懈搜罗所得。例如朵思麻寄居北京四十余年，已是七十四岁高龄，从来没有人向他请教火器问题，唯独赵士桢经人辗转介绍，才得到他的 噜密铳 实物，学会了使用方法。 国初三眼枪 和 国初双头枪 两种样式，还是功德寺前的一位百岁老人传授给他的，足见赵士桢访求火器之热忱。据《续神器谱》王同轨序说，赵氏 搜得噜密铳、水西洋鸟铳，皆中国所未传，武库所未有者.可见赵士桢的搜罗工作，不但有益于当时的武装配备，而且为我国兵器史保存了许多珍贵的资料。（３）改进旧火器，发明新火器赵士桢主要是着眼于提高火器的发射速率，并取得了重要的成果。首先，他在枪上使用了 子铳.虽然在明正德末年（１５１７年）的葡萄牙炮（佛朗机）就带有 子铳 ，但迄至赵士桢的时候，步枪都还临时装药入弹，很不方便，甚至时有 临阵装药不及，铳手反为敌乘 的情况。 子铳 的使用避免了这种弊病。赵士桢的 子铳 ， 长六寸，重十两许，前有圆小嘴，后有扁方筍，筍中有眼，受梢钉，防前撞、后坐。药二钱五分，弹二钱 （《神器谱》）。他发明的 掣电铳 ，就是 前用溜筒，后着子铳……放毕一铳，拨之即起。其子铳铅弹俱于临阵之先，装饱停妥临时流水打放 （同上）。
　　看来，这种 子铳 很象今天的装有弹头和火药的子弹，配用在步枪上无疑可以大大提高发射速率。
　　他发明的 迅雷铳 ，采用另一方法提高了发射速率。在一根木杆上装置五支枪筒，共同使用一个 发机 ，五支枪筒里都预先装好弹药，打放一支，旋转７２°u21363X可打放另一支。这在发射原理上和现代左轮枪有点相似。他还别出心裁地在 中杆筒内着火球一块，五铳放毕，点火出球，以便乘势前进 （同上）。这是造成声势以助士兵冲锋陷阵。这在当时堪称是先进武器。
　　万历二十八年（１６００年），温编作《利器解》就收录了 迅雷铳.在此基础上，赵士桢还发明了两种连发武器，统称为 战酣连发并备敌冲突铳.其中之一叫做 连铳.由于没有文字说明，难于揣测其详。但从其图式及名称来看，可能是８个 迅雷铳 组合在 当铳板 上，各自打放起来，形成密集火力。所以赵士桢称其可以 遇众喷击，缘冲齐发，摧锋殿后 （《防虏车铳议》）。这就有点象今天的机关枪了。
　　其次，赵士桢为了提高火器命中率，除了对照门、照星等部件作了改进以外，还发明了几件火器发射架。其中最重要的是 火箭溜 ，原图旁有注文云： 用此器则火箭永无斜冲逆走之患.可见这是一个使火箭飞行稳定的发射装置。它实际上是一条滑槽，火箭循槽滑出自不致歪斜了。在此之前，火箭的发射没有固定的支架，随便靠在一个带枝枒的物体上，命中率很低。
　　火箭溜 的发明使得火箭发射有了固定的方式，命中率大大提高，这是我国火箭发展史上的一座里程碑。对于火器局部性能的改进，赵士桢也做了许多工作。据当时人郭子章的记载，赵士桢曾根据朵思麻所藏的枪型而加 润色之 ， 置机床内，拨之则前，火燃自回。如遇阴雨，用铜片作瓦覆之 ，成了当时最远、最毒 的一种枪型。他的 三长铳 ， 后尾小环钩着鞓带，负之肩上，即穷日跋涉，亦不觉其累身劳动 ，便于携带，利于行军。
　　他的 九头鸟 特别适于夜战； 翼虎铳 则以 体短，可以藏匿 见长。
　　由于赵士桢收集的火器图式多，见识广、善于采用最新技术，又能从实际出发，所以研制出来的火器性能精良。例如他的 震叠铳 为上下双筒，其筒可以按目的物之远近而调节； 鹰扬炮 装有 水溜 ，即采用水冷却装置。
　　其精良程度 有佛郎机之便。而准则过之；有大鸟铳之准，而便则过之。对垒之际，敌一举放，我已三四发弹 （《续神器谱》）。把它装到车上，其威力足可和当时的重武器 大将军 相当，而其机动性则大大超过。据说在战场上， 倭见我兵举铳，辄伏地上.真使敌人见之丧胆。
　　赵士桢对于火器和冷兵器的结合，也有很多的创造，其 辅车士卒火器 十种，大多就是结合冷兵器的火器。他的 迅雷铳 打放完毕可以拆卸，其牌和斧 作同营铳兵兵器 ，铳管还可 当短枪戮.他的 翼虎 和 奇胜 等铳，都是多筒并排，有一定的宽度，在格斗中可作盾牌。
　　除了火器以外，赵士桢对于战车和防御器具的设计，战阵的研究，火药的制造等方面，都有相当的造诣。由于他的著作， 以关军事，多有慎密，不详载、不明言者以致不获兹技之大规 ，很是可惜。不过，从赵氏研制火器的活动中，已经可以看出他的科学技术知识是很广博的，不仅对于火器技术有深湛的造诣，就是对于机械技术、化学工艺等方面也有一定的素养，是明代不可多得的科学技术人才。
　　（三）黄成与《髹饰录》
　　１。黄成生平黄成，号大成，新安平沙人，是隆庆（１５６７～１５７２年）前后的一位名漆工。他的著作总结了前人和他自己的经验，较全面地叙述了有关髹饰的各个方面。此书在天启五年（１６２５年）又经嘉兴西塘的杨明（号清仲）为他逐条加注，并撰写了序言。西塘又名斜塘，是元、明两朝制漆名家彭君宝、张成、杨茂、张德刚的家乡。杨明可能是杨茂的后裔，也精通漆工技法。《髹饰录》经过杨明的注释，内容就更加翔实了。
　　《髹饰录》虽是我国现存唯一的古代漆工专著，但三四百年来只有一部抄本保存在日本。直到１９２７年才经朱启钤先生刊刻行世。
　　《髹饰录》分乾、坤两集，共十八章，一百八十六条。《髹饰录》的内容分两大类：第一、第二、第十七、十八等章讲制造方法；第三至第十六章讲漆器的分类及各类中的不同品种。有时也因叙述品种而涉及它们的做法。
　　２。《髹饰录》的学术价值《髹饰录》是一部有价值而应当受到重视的古籍。据王世襄先生研究，其价值在：（１）是研究漆工史的重要文献研究明代漆工艺，《髹饰录》的重要性是无可比拟的，就是探索更早的漆工史，也有重大的参考价值。例如关于剔红，黄成说： 唐制多印板刻平锦朱色，雕法古拙可赏；复有陷地黄锦者。宋元之制，藏锋清楚，隐起圆滑，纤细精致。 杨明也说唐代的剔红 刀法快利，非后人所能及，陷地黄锦者，其锦多似细钩云，与宋元以来之剔法大异也.由于唐代剔红现在还缺少实例，两家的描述就为我们提供了宝贵的材料。又如螺钿条中讲到 壳片古者厚而今者渐薄也.（２）为继承传统漆工艺，推陈出新，提供了宝贵材料第一章讲到原料、工具、设备，虽然文字隐晦，还是能从中获得许多古代漆工知识。第二章专论忌病，是按漆器的品种或制造过程排列在一起的。
　　杨明的注又进一步解释了每一忌病的原因。这样就使人明白哪一种做法容易发生哪一种毛病，因而更能帮助我们的理解。最为切实简明的是第十七章，有条不紊地叙述了由棬榡到糙漆六个生产过程。各种漆器不问最后文饰如何，都必须经过这几道工序。这些都是漆工必须掌握的基本知识，也是继承传统应当重视的法则。
　　（３）为髹饰工艺提出了比较合理的分类《髹饰录》讲到的漆器品种虽甚繁多，但是阅读起来并不觉得庞杂纷乱，相反地却不难得到一个比较系统的概念。这不能不归功于黄成的分类。本书是按漆器的特征来分门别类的。如 质色 门只收单纯一色不加文饰的漆器， 阳识 门都是用稠漆或漆灰堆成花纹的漆器等等。每门中各个品种的先后排列也体现了一定的逻辑性。这样就使人容易理解漆工的整个体系，可以由纲及目地找到所属的各个品种。仅仅这一比较合理的分类，黄成已为漆工研究者开辟了方便的途径。
　　（４）为漆器定名提供了比较可靠的依据有的博物馆工作者谈到过如下的体会，即为古代漆器编目，往往感到定名称有困难。如沿用过去古玩业的旧称，即嫌笼统，不能表明其特点，又不免众说纷纭，莫衷一是。及待查阅了《髹饰录》，就找到了比较可靠的定名依据。
　　《髹饰录》的价值除上述几点之外，它还强调要有严肃认真的工作态度；反对粗制滥造，违反操作规程；反对造假古董，用以牟利欺人。如仿古器，有款可以照摹，但应另加一款，曰： 某姓名仿造.