文物保护中的表面科学

 "所有过去，皆是未来，用《新》守护，献礼故宫600年诞辰"

2020年是紫禁城建成600年，也是故宫博物院成立95周年。史书上的寥寥数语，囊括了紫禁城的诞生始末。在这座巍峨宫苑的背后，倾注着太多工匠的心血与命运，为庄严的宫殿画下蓝图，为繁复的室内确定装潢。甚至沉浸在历史长河中不言一语的一草一木、一砖一瓦，皆是匠心凝聚……当生命已经缄默，建筑却依旧在述说，播洒600年故宫的“文明之光”，文明的内核虽然不变，但文物保护和传承形式却要与时俱进。

文物保护“功在当代，利在千秋”。文物保护的实质是利用现代科学技术和方法，把文物蜕变的速度减缓，尽量延长文物存在的时间。表界面分析技术在文物保护中也发挥了一定的价值和作用。

一、纸质文物

纸质文物承载了

重要的文化历史资料和记录

由于各种原因，许多珍贵的纸质文物正在不断地老化、损毁，除了纸质文物本身的化学、物理等性质的恶化和变化外，外部因素的影响，如灰尘、微生物污染、氧化、水浸、可见光和紫外线辐射等也是造成其损毁的主要原因。

为了延长文物存在的时间，可以利用原位电纺处理工艺，其在纸张表面形成的保护膜透明度高，可保证文字阅读清晰度，且可有效提高纸质文物的疏水性、纸张强度以及抗紫外线能力。

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二、石质文物

多数大型石质文物暴露在

自然界的风化环境中

污染和酸雨会加快石质文物

的侵蚀损坏速度

使用化学防护进行表面处理是比较简便有效的方法：选择有机硅、含氟硅烷、纳米二氧化硅以及微纳米石灰水等五种化学材料进行加固试验。对比样品整体浸泡渗透前后外观状态、接触角、吸水、透气性能、耐久性能的变化。结果表明，有机硅和纳米二氧化硅可以分别作为石材的渗透加固与憎水封护材料。

许多情况下，强憎水性化学保护会给亲水性的石材造成破坏，仿生矿化材料就成为一种新的表面防护技术。用表面能分析技术，研究石质文物表面仿生矿化保护材料制备各阶段表面能的变化情况。

表面能分析法是定量表达固体表面处理过程中物质能量关系的重要方法，以含钙岩石的仿生矿化保护为目标，以无机物成核过程中自由能的变化规则为依据，首先对不同的低碳醇和低碳酮等有机溶剂清洗过的石样表面能进行了分析，结果表明乙醇清洗后，表面能提高显著，用一系列不同浓度的有机模板进行表面改性，表面能达到Zda值，根据生物矿化原理在石样表面仿生合成了草酸钙保护膜，所得保护膜的表面能降到Zdi值，主要保护指标，包括耐污性和耐酸性都有明显改善。

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三、瓷器等

当瓷器，漆器以及古建彩画

出现破碎、龟裂或者起翘

等现象时，需要寻找合适的

胶粘剂对文物进行修复

粘结剂的粘结机理主要可以用吸附理论和机械作用力理论来进行解释。吸附理论认为粘结力来源于分子间作用力，即范德华力和氢键。要达到良好的粘结效果，从界面化学的角度来考虑，则胶粘剂的表面张力应小于基底表面能，且极性比例相同时，界面张力Z小，粘结**。而机械理论只是增加粘结效果的一种方法，胶粘剂润湿粘结表面时填平了表面的缝隙和凹凸处，增大了粘结面积。通过以上方法，对粘接性能进行分析，评估各种粘接剂在不同基底表面粘接修面的适用情况以及耐久性。

裂纹修复应用，可以参考

“用表面活性剂拯救艺术品”。

KRÜSS的话

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故宫无疑是“重镇中的重镇”，天下珍宝汇尽其中。故宫的一砖一瓦，每一个房间，每一件文物，都如此珍贵，因为它们承载了太多，而现代的表面科技能让他们恢复活力，继续向我们的子孙后代流传下去。

参考文献：

1.ZL：用于纸质文物保护的原位电纺处理工艺。ZL号：CN 109750417 A；

2.刘强，张秉坚. 表面能分析法在石质文物仿生矿化保护材料研究中的应用.[J],文物保护与科技考古；

3.霍一娇.文物龟裂起翘饰层同种材料兼容性回帖修复研究.陕西师范大学, 2018.