文档介绍：项目名称:
脆弱性硅酸盐质文化遗产保护关键科学与技术基础研究
首席科学家:
罗宏杰中国科学院上海硅酸盐研究所
起止年限:
-
依托部门:
上海市科委国家文物局中国科学院
一、关键科学问题及研究内容
关键科学问题
1. 病害形成规律及文化遗产损毁机制
硅酸盐质文化遗产的病害主要包括埋藏、发掘以及保存等过程中产生的病害。其中,埋藏环境与保存环境及病害发展过程的实验室强化模拟将是病害形成机制研究的难点。
如何快速、准确获取陶制彩绘文物的埋藏环境、获取壁画内外环境因素(见下图),并根据这些环境因素设计搭建多环境因素耦合实验室模拟装置都是研究的关键。
壁画内:
水、可溶性盐等
壁画外:
温度、湿度、CO2等
画面层:由无机颜料、有机颜料合动物胶而成
地仗:由土、沙、棉花、碎麦秸、胶、蛋清等构成
支撑结构:墙壁或岩石
有机/无机保护材料协同作用设计与构筑
有机/无机保护材料的设计及可控合成。保护主要用材料为粘结材料。因不同地区、不同病因的粘结材料也不尽相同,既有共性特点也有个性需求。寻求一个通用的分子骨架来满足保护材料的共性需求,并
以这个骨架为基础,通过复配、键合等方式引入其它功能基团来满足个性保护需求是材料制备的难题之一。设计并制备新型的有机/无机复合材料,以弥补有机材料易老化的问题,也是新型保护材料研究的关键。在以上研究的基础上,探索材料与文化遗产及环境的作用机理。
发掘现场临时固型提取材料及颜料回贴技术研究。根据发掘现场需求,最重要的是临时固型材料及回贴技术。临时固型材料用于将文化遗产及其周边的土壤等加固打包后整体移至实验室进行后续保护处理(见下图左);回贴技术则用于将从陶器表面脱落并沾在土表面的颜料遗迹整体提取、并回贴至陶器表面(见下图右)。
待加固打包的文物
陶俑背部彩绘附于土壤表面
设计并可控合成具有良好的渗透性、力学性能及可控去除性能的,且不与文化遗产、周边土壤及其它辅助材料发生化学作用的临时固型材料,探索颜料遗迹回贴技术,是应急保护的重点。
3. 保护行为与环境的依存规律
材料关键保护性能随时间和环境的变化规律,是材料服役行为与服役寿命研究的重点。其中,实验室的强化模拟实验是否能表达自然条件下多环境因素长期的耦合作用,以及强化模拟实验的时间与自然时间的对应关系等,都是材料服役行为研究的关键。
在保护材料抵御环境作用机制及文化遗产的关键性损毁环境因素研究的基础上,构建适合多环境因素交变耦合作用的强化环境模拟箱,寻找强化实验与现场试验的时间对应关系,借助数据拟合与模拟技术研究保护材料的服役行为与服役寿命。
4. 高精度无损表征方法体系
针对脆弱性硅酸盐质文化遗产,探索合理有效的技术方法,全面、快速、准确获取文化遗产的科学信息。多数分析设备样品室小并需抽真空,而现有的少量现场测试技术又存在测试规范性差、数据重复性差、数据准确性差等缺点,无法满足文化遗产的现场高精度无损测试需求。因此本研究将针对现场测试的特殊要求,建立高精度、便携、无损、非真空原位检测技术体系,探索具有高灵敏度、高稳定性、高适用性的信号产生、探测和识别技术,并对不同测试技术所得结果进行比对分析。
标准参考物质的设计与制备、标准参照图谱数据库的建立,以及测试结果校正方法与测试准确度的关系研究。的量国内外文献资料,并
便携式分析技术在现场进行应用时,需要进行校准、定位。在进行化学成分定量分析时需采用标准参考物质预先构建标准校准曲线,对X射线衍射图谱、拉曼光谱等图谱的解析则需要参照标准图谱数据库。因此,本研究将制备或选择合适的标准参考物质体系,建立标准参照图谱、定量分析校准曲线及相关数据库等。
激发源与激发条件、探测器选择以及测量微环境的创造等因素与测试精度的关系研究。可应用于脆弱性硅酸盐质文化遗产研究的各种光谱分析技术、X射线分析技术、便携式核磁共振(NMR)分析技术等,都需要有一个激发源(如X射线管、激光光源等),而对于信号的探测需要有光谱或能谱分析探测仪等。为提高测量的灵敏度和精度,还需要对测量的微环境进行改变,如在能谱探测器与文化遗产间充入惰性气体以提高对轻元素(Na、Mg)的探测灵敏度。本研究将探索激发源与激发条件、探测器选择以及测量微环境的创造等因素与测试精度的关系。
有机染料的多光谱识别技术研究。多光谱摄影技术应用于壁画榜题中褪色或变色文字的无损调查研究,此项研究将构建适合古代壁画技法和有机染料研究的多光谱摄影调查体系,重点探索敦煌壁画中已经老化和退色的天然有机染