超临界CO2流体干燥海洋出水木质文物的实验研究

有研究表明,相较于传统的干燥技术,利用超临界CO₂流体干燥技术对出土饱水竹木器进行干燥具有周期短、变形小的优势。与出土饱水竹木器相比,海洋出水木质文物除了含水率高外,还含有较多的难溶性盐分,在文物的长期保存和展览中,盐分与水分、空气、文物本身进行化学反应会加速文物的老化和腐蚀。因此,本研究以“南海Ⅰ号”船体的部分构件为研究对象,开展了将超临界CO₂流体干燥技术应用于海洋出水木质文物的探索实验研究。实验结果表明,在温度40 ℃,压力20 MPa的条件下,超临界CO₂流体干燥海洋出水木质文物效果明显,样品的三向干缩率均低于或者接近健康木材阴干的三向干缩率;含水率大幅度下降,经过超临界技术干燥后不需再做其他干燥处理就能满足文物保存的要求。文物干燥前后含盐率的测量结果表明,此干燥技术还具有明显脱盐的效果。     

SO2气体对丝织品文物影响的试验研究

空气中的SO₂气体对丝织品文物有一定的危害作用。课题分别试验了各种丝织品试样在50μ mol/mol的SO₂气体下不同时间的影响变化。通过色差分析,红外分析,氨基酸分析及XRD分析对丝织品进行表征,得到了40℃下50天的干热老化丝织品试样在50μ mol/mol的SO₂气体下,随着试验时间的延长,其色差变化最大。经SO₂气体处理的丝织品试样的氨基酸成分发生改变,结晶度也变大,老化程度加大。本研究结果可为保存和保护丝织品文物提供依据。     

陕西境内遗址表面CaSO42H2O产生之水盐运移规律研究

陕西境内遗址出土后短时间内表面产生白色物质CaSO₄2H₂O是非常普遍的现象。本研究利用土柱模拟遗址出土后表面产生CaSO₄2H₂O的过程,通过监测土柱中土壤的湿度、含盐量及离子变化综合分析CaSO₄2H₂O产生的原因,研究结果表明遗址出土后形成了新的界面层,在蒸发的作用下,地下水沿土壤孔隙向上迁移,同时将可溶盐带入土壤中,表面的可溶盐含量逐渐增大,达到峰值后不再增加,实验后测得表面土壤中的Ca²⁺和SO2-₄是原始土壤的数十倍,说明遗址表面产生CaSO₄2H₂O是水盐运移的结果。本研究可为遗址出土后预防CaSO₄2H₂O的产生提供依据。     

石质文物表面墨迹的保护作用

在许多不可移动石质文物,尤其是石刻文字表面,因历代文人墨客的拓片留下了大量墨迹。这些墨迹是否对文物本体岩石有害?一直是保护工作者希望了解的问题之一。为此本研究开展了一系列调研和实验研究。通过对各地保存较完好的石刻表面的观察,可以发现石刻表面残留的墨迹具有某种保护作用;对模拟样块的SO2腐蚀实验结果表明,岩石表面的墨迹具有一定的阻止空气中腐蚀性气体侵蚀岩石的作用;盐迁移破坏实验也发现墨迹在某种程度上具有减小可溶盐结晶破坏岩石的作用。吸水率实验和电镜观察等结果显示,墨迹缓解岩石风化的机理主要是墨迹对岩石微裂隙具有填充和加固作用,使岩石的吸水系数降低,部分阻挡了可溶盐的入侵和聚集结晶。     

氧气（O2）对文物材料的劣化作用

氧(O2)是大气的主要成分之一,地面上的很多物质都受到氧(O2)的作用而氧化变质,文物材料也不例外。有关空气污染物对文物的影响破坏已引起人们足够的重视,但由于氧是动植物生命活动所必需的,因而氧对文物材料的劣化作用及其防治方法至今没有受到重视。本工作以氧的分子结构、键能和成键特性为出发点,说明了氧的化学活性,以及它对金属文物和有机材料文物的劣化变质作用的方式和特点,以引起文物保护工作者对这一问题的重视。同时也论述了馆藏文物保护中的一些防氧措施,成膜法和环境封存法是今后应开展的相关研究课题。     

北方地区寺庙、殿堂壁画可溶盐活动规律的 实验室模拟研究

古代壁画的风化酥碱问题一直是壁画病害中最常见和最严重的问题之一,其主要原因是墙体中的可溶盐。了解壁画中可溶盐无机离子的特性及其活动规律可为解决古代壁画的酥碱问题提供科学参考和依据。为此,通过模拟壁画中可溶盐活动实验来揭示可溶性无机离子在壁画中的分布及活动规律。利用离子色谱仪检测分析壁画不同高度细泥层、粗泥层以及土坯层的可溶盐离子浓度。结果表明,试块细泥层中的Ca2+,Na+,和SO24-含量最高,说明这三种离子在壁画中的迁移能力最强,Cl-、NO3-、Mg2+的迁移能力居中,K+迁移能力最弱。离子迁移能力越强,在壁画表层富集程度就越高,各离子之间形成结晶盐的机率越大,对壁画破坏作用越大。本研究可为解决古代壁画盐害提供依据。     

茂陵石刻表面污染物和可溶盐的分析研究

为了厘清造成茂陵石刻文物劣化的原因和机理,对石刻表面的污染物和析出可溶盐进行了分析研究,以找出石刻文物劣化和污染物、可溶盐之间的关系,为制定科学有效的保护措施提供科学依据。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)、傅里叶变换显微红外光谱仪(FTIR)等仪器对采集的茂陵石刻文物表面污染物和可溶盐进行了表征,用离子色谱(IC)分析了可溶盐的离子种类和含量。结果表明,“马踏匈奴”石刻雕像表面污染物的主要成分是CaSO4·2H2O,其形成原因是石材与空气污染物经长期化学反应形成的钙质结壳,或者是地下水中可溶盐的毛细运移造成的;“怪兽吃羊”石刻雕像表面析出的可溶盐有Na2SO4、NaNO3和CaSO4·2H2O,主要是由于地下水中可溶盐从砖石基座迁移到石刻文物本体,随温湿度变化反复结晶溶解所造成。可溶盐会引起石质文物表面酥粉、片状剥落、内部结构破坏等侵蚀,是茂陵石刻文物的主要病害之一。     

石窟壁画可溶盐破坏过程的实验室模拟研究

石窟壁画是十分珍贵的文化遗产,但是其保存一直受到可溶盐及相关病害的威胁。研究石窟壁画可溶盐破坏过程是治理和预防这类病害的基础工作,深入的基础研究既需要全面的现场勘测,也需要实验室的模拟研究,能否制作出反映实际情况的试验样品仍然是十分艰巨的挑战。为此,作为一系列应用基础研究的第一步,通过对敦煌莫高窟壁画典型制作工艺和病害情况的调研,在敦煌研究院工作的基础上,规范地制作出便于实验室研究的模拟样品。通过对样品的破坏循环实验表明,所做样品可以重现可溶盐的迁移过程、分布状况和破坏情形。同时,样品的各种性能变化参数能够比较方便准确地测定,呈现的病害状况基本符合文物现场的实际现象,初步实现了石窟壁画病害的实验室模拟研究。本工作建立的模拟方法为深入开展壁画保护的基础科学研究开辟了一种途径。     

汉阳陵地下博物馆遗址表面硫酸钙(CaSO4·2H2O)形成原因探析

汉阳陵地下博物馆是我国首个遗址保存在恒温恒湿环境的博物馆,但遗址表面仍然析出了硫酸钙(CaSO_4·2H_2O)。本研究通过对汉阳陵13号坑封闭展厅内环境温湿度、土壤蒸发量、遗址本体及地下水可溶盐的长期监测分析硫酸钙(CaSO_4·2H_2O)产生原因。结果表明,13号坑环境湿度长期保持100%,由于遗址表面温度高于露点温度,空气中水分子在土壤表面不能转化为液态水返回到土壤中,而随着土壤水分蒸发遗址表面土壤溶液浓度逐渐增大,溶液中离子相互发生反应在遗址表面析出白色的硫酸钙。     

A proxy of potters’ throwing skill: ceramic vessels considered in terms of mechanical stress

This study is aimed at evaluating potters’ skills according to the mechanical characteristics of the vessels they produced. It focuses on wheel thrown vessels. In a first stage, considering that the difficulty of throwing ceramic vessels is to a significant extent determined by the risk of collapse of the thrown structure, we applied the method of finite element modelling to derive an index of mechanical stresses operating within a vessel. Validated via compression tests, the so-called Von Mises stress index was employed as a global index of mechanical difficulty. Because this index allows comparisons between vessels of different form, mass, and clay properties, it provides a more powerful tool than existing techno-morphological taxonomies. In a second stage, in order to relate the Von Mises stress index to throwing difficulty, we analysed the geometrical and mechanical characteristics of vessels thrown by eleven expert potters invited to reproduce four different model forms with two different masses of clay. The results demonstrated that reproductions revealed subtle but systematic deviations from the model forms that allowed a decrease in the mechanical difficulty. More difficult forms showed larger degrees of mechanical optimisation. These results, in combination with a new analysis of data from Roux’s (1990) study with potters of different skill levels, indicate that skill resides, at least to a certain extent, in the capacity to marshal the operative mechanical constraints. In other words, the latter, measured by the Von Mises index, provides a useful signature of a potter’s skills.     

漂白对宣纸性能影响的研究

漂白对中国书画纸,特别是宣纸的影响情况未见系统的研究。为此,首先研究常用漂白剂-漂白粉(次氯酸钙)对宣纸的影响,又将硼氢化钠、过氧化氢、高锰酸钾和次氯酸钙四种漂白剂进行比较。结果表明,次氯酸钙具有加速纸张老化的作用,在文物保护过程中应该尽量避免使用漂白粉。不同的漂白剂对纸张的影响不同。因此在文物保护中,要弄清各种斑点产生的原因,首先采用水洗等物理方法,无法去除时再慎重选择漂白方法。