胶矾水在熟化书画用宣纸中的应用机理探究

为了揭示胶矾水熟化书画用宣纸的科学内涵,通过胶矾水固化性能、墨滴晕散实验揭示明矾在胶料固化及抗墨滴晕散中所起到的作用。利用扫描电子显微镜(SEM)、高场~(27)Al核磁共振波谱(~(27)Al-NMR)和红外光谱(ATR-FTIR)研究胶与矾在熟化宣纸时各自的作用及协同效应。最后,通过湿热老化实验探讨明矾的负面影响。结果表明:1)明矾作为促干剂加速了胶水凝聚固化;作为软化剂增加了胶料弹性。2)明矾也可作为助留剂,起到墨滴助留作用。施加胶矾水的宣纸抗墨滴晕散性能优于单纯的胶水或矾水;有胶无矾时,墨迹浮在纸上,存在大量微孔,易漏墨。3)SEM、~(27)Al-NMR和FTIR分析表明,胶和矾在提高宣纸憎水性及抗墨滴晕散性能方面可起到协同作用。明矾以单核物Al(H_2O)_6~(3+)、AlSO_4~+,高聚物Al_(30)([Al_(30)O_8(OH)_(56)(H_2O)_(24)]~(18+))等形式与明胶的羟基或羧基键合,形成的紧密网络结构加强了胶料的交联,提高了胶料的抗水性。同时,铝离子可起到桥联作用,将带负电的明胶粒子转化为带正电的明胶粒子,促使明胶微粒沉淀在带负电的纤维表面。4)明矾用量越大,湿热老化后酸性越强,纸张越脆,严重威胁纸张的寿命。因此,传统胶矾水在熟化纸张时可起到促干剂、软化剂及助留剂的功能,但用量越大,纸张酸化越严重,建议研发可替代胶矾水的新一代施胶剂。     

修复材料对书画纸张酸化的影响评估

修复材料可能直接或间接引起书画文物酸化,影响书画寿命。本文首次系统探讨了书画装裱修复常用手工纸、颜料、染料、动植物胶料、浆糊及胶矾水对纸张酸化的影响,利用p H平面电极测试对比各修复材料的酸碱性,采用傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)分析了浆糊在放置发酵前后的分子结构变化,采用扫描电子显微镜(SEM)对比不同浓度明矾处理宣纸的微观形貌变化。结果表明,常用书画修复用手工纸均为中碱性,颜料(染料)中紫胶酸、胭脂虫红、红花素和藤黄呈现酸性,动植物胶料中白芨胶酸性较强。浆糊在放置过程中陈化发酵,指纹区1022cm-1、886.21cm-1多糖及单糖的特征峰强度显著降低,可见淀粉发酵析出有机酸等导致了多糖发生了分解。湿热老化后,随着明矾含量增加,纸张的p H值逐渐下降,施加胶矾水的宣纸纤维部分表面出现皱缩,当明矾浓度超过4%后纤维扭曲、断裂。本研究有助于书画修复人员科学认知和选择修复材料,对于书画文物的科学保护具有重要的实际意义。     

不同加热温度豆浆水在宣纸中的应用效果研究

为了对比不同加热温度豆浆水在宣纸中的应用效果,分别制备25℃生豆浆水,50℃、80℃半熟豆浆水,95℃的熟豆浆水涂刷于宣纸表面,考察豆浆水处理宣纸前后的pH值、抗墨滴晕散性能,老化前后的色差、耐折度及抗张强度变化,对比生熟豆浆水及胶矾水对绘画常用国画颜料朱膘、花青、藤黄等的呈色效果,并用扫描电镜(SEM)与衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)研究豆浆水与纤维结合的微观形貌及化学键合情况。结果表明,不同浓度的生熟豆浆水处理宣纸后,pH值均呈现弱碱性。样品抗墨滴晕散性能由大到小排序依次为:80℃半熟豆浆水95℃熟豆浆水50℃半熟豆浆水25℃生豆浆水。在热老化中胶矾水及豆浆水样品均逐渐泛黄,胶矾水的泛黄程度大于豆浆水。经过加热的豆浆水处理宣纸的耐折度、抗张强度均好于生豆浆水。豆浆水施胶后,不仅包覆了纤维,在纤维之间还产生交联,促进了两者之间的结合;ATR-FTIR表明随着温度增加,油脂从大豆中分离,多糖分解转化为小分子糖类。豆浆水的大豆蛋白可与纸纤维形成氢键,从而提高了纸张的抗水性。可见,豆浆水在书画修复中的应用具有深刻的科学内涵。     

胶研水对几种传统纸张性能的影响

由明矾和胶料配制而成的胶矾水,是书画绘制、装裱和修复过程中经常使用的材料。胶矾水具有防腐、固色和增加机械力度等功能,但对纸质文物的耐久性有一定的影响。本研究选用宣纸、桑皮纸和连史纸等代表性的传统手工制纸,在它们的表面分别涂敷不同浓度的胶矾水,经干热老化后,对比分析它们的酸碱度、白度、耐折度和抗张强度的变化,揭示胶矾水对这几种手工纸张性能的影响,进而探讨其影响机理。研究结果表明,胶矾水将增加纸张的酸度、降低纸张的白度,明胶水能提升纸张的机械强度,而不同浓度明矾对纸张机械强度的影响存在差异。     

明矾在纸质文物中的应用研究

纸张酸化是一个世界性问题．本文从引起酸化的一个方面一明矾添加物入手,较全面的阐述了其在纸质文物中的应用．并根据机理分析了明矾的作用特．点以及对纸质文物的影响。明矾除了具有沉淀胶料和防腐防蠹的特点,还能起到媒染剂的作用,但其水解后呈酸性,对纸质文物有潜在的酸化危害。     

山东长清灵岩寺宋代罗汉像彩绘分析研究

山东省济南市长清区灵岩寺彩绘罗汉像是我国宋代泥塑罗汉的代表作,具有极高的历史、艺术和科学价值。但罗汉像保存现状较差,彩塑存在颜料脱落、残损、酥碱等病害,亟待保护修复。为此,本工作选取彩绘脱落严重的两尊宋代彩塑罗汉像,利用光学显微镜(OM)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜与能谱仪(SEM-EDS)等分析其彩绘颜料样品。结果表明,彩绘罗汉像从塑制之初至今,经过数次彩绘,可确定的多达六次。黑色颜料为炭黑(C);红色颜料为朱砂(HgS),铅丹(Pb_3O_4),以及朱砂、铁红(Fe_2O_3)和方解石(CaCO_3)混合物;绿色颜料为巴黎绿(Cu(C_2H_3O_2)·3Cu(AsO_2)_2)和舍勒绿(Cu(AsO_2)_2),还发现有斜氯铜矿(CuCl(OH)_3)及其与铅白(2PbCO_3·Pb(OH)_2)的混合物;橙色颜料为铅铬黄(PbCrO_4)和铅丹混合物;蓝色颜料为蓝铜矿(2CuCO_3·Cu(OH)_2),人工合成群青(Na_3CaAl_3Si_3O_(12)S);白色颜料为铅白和方解石;黄色颜料为铁黄(FeO(OH));金色为金箔(Au);沥粉的主要成分是方解石。白色底层为铅白和以硅、铝、钙为主的细白土。彩塑罗汉像重绘过程中,保持了将细白土作为底层和衣领镶边沥粉贴金的传统。彩绘颜料所用铅铬黄、巴黎绿、舍勒绿表明,彩塑罗汉像最近一次彩绘在清末之际,与文献记载相符,且这些人工颜料应是西方舶来之物。本分析研究结果为灵岩寺罗汉像艺术史研究提供了丰富信息,同时为保护修复工作开展提供了可靠依据。     

山西太原纯阳宫所藏明代一尊星宿彩塑颜料分析

利用现代科技分析手段提取古代彩塑信息并与文献结合,可以推断其工艺、材料和制作时间,进而确定其历史价值、科学价值和艺术价值,为艺术史研究和保护修复提供信息与帮助。因此,本工作利用三维视频显微镜(3D Video Microscope)、偏光显微镜(PLM)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜与能谱仪(SEMEDX)、X-射线衍射仪(XRD)和大腔体微束X-射线荧光光谱仪(XRF)等分析了山西太原纯阳宫所藏一尊明代道教星宿彩塑脱落样品,发现彩塑经过多次重绘。其中星宿足部经过四次重绘,从胎体至表面层使用的黑色颜料为炭黑(C),绿色颜料为氯铜矿(CuCl_2·3Cu(OH)_2),白色颜料为铅白(PbCO_3),褐红色颜料为靛青(C_6H_(10)N_2O_2)与黄丹(PbO)的混合物。彩塑头部经过两次重绘,分别使用了群青(Na_(6-8)Al_6Si_6O_(24)(S_(2-4))和靛青。彩塑躯干部位表层红色颜料为朱砂(HgS)和铅丹(Pb_3O_4)的混合物,黄色颜料为铅铬黄(PbCrO_4),蓝色颜料为群青,绿色颜料为铅铬黄(PbCrO_4)与群青的混合物。彩塑白粉层成分为石英(SiO_2)与高岭土(Al_2Si_2O_7·2H_2O)的混合物。分析结果表明,此尊星宿彩塑在过去的数百年间曾经多次重绘或修葺,根据不同白粉层成分组成相近判断,保存该彩塑群的寺观有将高岭土作为白粉层的传统。研究结果可为保护材料和修复技术的选择提供信息和依据。     

山西忻州九原岗北朝墓葬壁画颜料及颜色变化分析

出土彩绘文物在环境突发剧烈变化的情况下常有变色或褪色现象,影响文物的安全及其艺术展示。为了解山西忻州九原岗北朝墓葬壁画发掘出土后色彩的变化规律,跟踪监测了该墓葬壁画红色、黄色、蓝色和黑色绘画区域的色度及相应的表面水含量,同时对颜料进行拉曼光谱分析。研究结果表明:该墓葬壁画所用颜料红色为HgS,黄色为FeO·OH,蓝色为(Na,Ca)_(7-8)(Al,Si)_(12)(O,S)_(24)[SO_4,Cl_2(OH)_2],黑色为C;壁画出土后轻微的褪色现象主要与环境湿度有密切关系。新出土壁画表面湿度较高,颜色鲜艳。随着画面干燥,壁画表面含水量的降低导致颜色饱和度降低,壁画色彩变浅。盐结晶的析出以及颜料颗粒脱落导致画面色彩饱和度降低,也可能导致壁画色彩变浅。     

书画上“狐斑”成因研究

中国书画所用的宣纸上常常会出现黄褐色的斑点“狐斑”。为探讨“抓班”的成因,通过对这些斑点的紫外光检测,pH检测,糖、有机酸、氨基酸含量分析,AES、SEM—EDS金属元素分析,黄褐斑纸片的培养,SEM观察等表明,从宣纸样品上的“狐斑”区与非“狐斑”区在金属元素铁、铜的含量无明显差别;在“狐斑”区培养出黄褐色的菌丝和孢子,并且从菌的分离、接种、再培养出现了黄褐色水珠;有机酸、氨基酸含量在“狐斑”区的异常等等结果,有充分理由证明宣纸样品上的“狐斑”与菌有关。这些菌有多种形态,其中二种菌当属曲霉属、青霉属。长有“狐斑”的宣纸酸度增加,纸张纤维素酸性水解的危险增大,这对书画的保护非常不利。“狐斑”问题必须加以足够重视。     

铁基与铜基颜料对纸质文物的化学腐蚀降解

古籍、档案、书画、碑帖等纸质文物记录了人类社会的历史发展,是不可再生的文化遗产。然而,大量纸质文物在长期保存过程中发生了老化劣化现象,甚至造成纸质文物的永久失传。值得注意的是,部分颜料与墨水中含有的铁铜金属物种会引起纸张较为严重的腐蚀降解,使得色块或墨迹周围的纸张明显泛黄,甚至在着墨位置形成空洞。铁铜颜料引起纸质文物损害的原因复杂且多样,在其作用下纤维素高分子的反应路径与降解机理值得深入研究。本研究介绍了纸质文物中常见的铁基与铜基颜料,包括铁盐墨水、普鲁士蓝、赭石、蓝铜矿、孔雀石、醋酸铜等。总结了纸张纤维素的酸性水解、碱性降解和氧化降解反应路线,探索了金属物种作用下纸张纤维素的酸碱反应与氧化还原反应机理。其中含铁颜料的纸张纤维素主要经历芬顿(Fenton)氧化降解和酸性水解,含铜颜料腐蚀纸张纤维素的主要途径为菲林(Fehling)氧化降解和碱性降解。 本研究聚焦于铁基与铜基颜料对纸质文物腐蚀降解的化学反应机理,总结出铁铜离子参与的氧化反应是纸张纤维素加速降解的主要因素。在此基础上,提出了添加抗氧化剂以减缓氧化反应发生的纸质文物保护策略,包括预防性抗氧化剂与断链性抗氧化剂。重点介绍了络合剂配位铁铜金属离子的预防性抗氧化保护法,如使用植酸/植酸盐、溴化铵、明胶蛋白等络合剂与铁铜离子络合,以减缓氧化降解反应的发生。同时也分析了络合剂方法存在的一些问题,如植酸只能在酸性条件下使用、苯并三唑会造成颜料变色、部分抗氧化剂具有毒性等。最后,本研究针对铁基与铜基颜料腐蚀降解纸张的机理研究与保护策略提出展望。在机理研究方面,过渡金属游离态与络合态的分布情况、过渡金属引发氧化反应的条件控制、氧化降解反应与纤维素超分子结构的相互关系等仍有待研究。在保护策略方面,所选择的保护方法应当不仅可以有效减缓过渡金属对纸张的降解,而且不会对纸张纤维与颜料墨迹造成损坏。本研究从化学角度对过渡金属颜料所导致的纤维素降解演化机理提出更深刻的认识,为含有过渡金属颜料纸质文物的多方位保护提供引导和借鉴。     

改性胶原蛋白用于书画粉化颜料加固的适用性探讨

胶矾水是书画装裱和修复中常用的材料,但同时也是导致纸张酸化的重要原因之一。为探讨改性胶原蛋白用于书画粉化颜料加固的适用性,以鱼胶、壳聚糖及魔芋葡甘聚糖等为原料,考察了固色剂对宣纸及着色颜料性能的影响。结果表明:固色剂处理后,固色剂在纸张纤维表面形成薄膜,明显改善了纸张的力学性能,并且固色剂对颜料的老化起到一定的延缓作用。本研究将对书画装裱中传统工艺的科学化起到一定的指导意义。     

书画修复用宣纸性能的研究

宣纸是我国传统书画装裱重要的修复用纸,近年来由于生产工艺的改变造成宣纸性能的改变。为了解不同宣纸书画装裱的适用性,对02红星棉料单宣、08红星棉料单宣、14红星棉料单宣、13汪六吉棉料单宣、红星特净和红星古艺宣六种宣纸的基本性能、尺寸稳定性、柔软度和耐久性等进行评测。分析结果表明:几种常用书画文物修复宣纸pH值符合文物保护用纸中碱性的要求;棉料单宣中以02红星尺寸稳定性、柔软度及耐久性好;采用传统工艺制作的古艺宣纸尺寸稳定性和耐久性能是所选纸样中最好的,柔软性低于棉料单宣,但比同样材料的特净皮单宣柔软度好。综合考虑修复纸的应用性能和耐久性,需要进一步开发采用传统工艺制作的古艺宣的原料种类,以满足书画文物保护修复的需要。     

Retrieval of east-west wind in the equatorial electrojet from the local wind-generated electric field

The paper presents a method to retrieve the height-varying east-west wind U(z) in the equatorial electrojet from the local wind generated electric field E_W(z), or from the radar-measured phase velocity V_p^II(z) of the type II plasma waves. The method is found to be satisfactory when E_w ⪢ E_p, where E_p is the vertical polarization electric field generated by the global scale east-west electric field, EY, and E_y < 0.2 mV m⁻¹. Measurements of V_p^II by a VHF backscatter radar can be inverted to obtain the causative wind profile by this method. The method is tested using a simulation study in which E_w(z) and V_p^II(z) as generated by two different wind models are used. The retrieved winds are compared with the original wind profiles and it is found that the error in the retrieved winds is mostly under 5%, for the case of no errors in the model Pedersen conductivity (σ₁) profile and the E_w(z) or V_p^II(z)(z) profiles used in the inversion. Even with a ±20% error in the above profiles, the errors in the retrieved winds are found to be less than 20% over 75% of the altitude range and 20–30% for the remaining 25% of the altitude range, on the average.     

模拟熟宣纸古旧字画修复过程中超纯水有限洗涤脱酸的研究

为了克服熟宣纸古旧书画修复后变脆的缺点,本工作以牛宣纸制成的熟宣纸为样品,通过加速老化,模拟古旧字画现状,根据文物保护"最小介入原则",以超纯水为溶剂对样品进行缓慢有限洗涤脱酸实验.通过pH值、色差、耐折度的测定分析得出,用超纯水针对熟宣纸脱酸,不引入新的杂质,且环保、低成本,减少了对占旧书画的损害.     

豆浆水在中国书画修复中应用性能研究

书画文物由于材质脆弱,容易受修复材料的影响。为探讨豆浆水在书画文物修复中的应用性能, 采用宣纸为纸样通过模拟加速试验测试了豆浆水处理后纸张的物理性能、聚合度、表面形态和化学结构 的变化。结果表明,豆浆水处理后,纸张纤维表面和蛋白质形成更多的氢键,可以提高纸张的抗水性能, 对纸张聚合度影响低于胶矾水,扫描电镜结果表明豆浆水处理后纤维表面形成一层胶状物质。本研究 为豆浆水的应用提供了依据。     

明矾对宣纸耐久性影响的研究

为了研究明矾对中国书画长期保存的影响,结合实际情况研究了胶矾水对宣纸的作用。通过pH值、颜色、抗张强度和耐折度的测定分析可以看出,随着胶矾水浓度的增大,宣纸的老化速率增加。从明矾浓度变化对宣纸影响的总的趋势来看,在书画保护过程中应该尽量少用明矾。     

The Chemical Composition and Production Area of Early Western Zhou Proto‐Porcelain Unearthed from Yejiashan Cemetery,Suizhou, China

The bodies and glazes of 27 early Western Zhou proto‐porcelain samples from Yejiashan cemetery, Hubei Province, were analysed using LA‐ICP–AES, SEM, XRD, a thermal expansion instrument and other analytical methods. The results indicated that the bodies of all samples were characterized by high silicon and low aluminium, and were made with porcelain stone raw materials found in the south of China. The glazes are typical of high‐temperature calcium glazes of the CaO (MgO) – K₂O (Na₂O) – Al₂O₃ – SiO₂ series, with relatively high Mn and P content, which was probably caused by the addition of plant ashes. The physical properties and phase compositions of Yejiashan proto‐porcelain show that firing processes were still in the early stages of development in ancient China. Multivariate statistical analyses indicated that Yejiashan proto‐porcelain might have come from the Deqing area, in Zhejiang Province. These results provide new archaeological evidence for research on issues related to material flow in the Western Zhou dynasty.