材料在文物保护中的应用.doc

1、材料在文物保护中的应用摘要: 本文从材料在文物保护过程中的重要作用出发，介绍应用于文物保护的前沿技术和材料，系统科学的评价文物保护处理中选用材料的综合性能及应用方向，从而对文物保护过程中选用稳妥可靠的材料提供依据，对保护人类文化遗产和促进文物研究具有重要的意义。 关键词：文物保护材料 中图分类号：G263 文献标识码： A 引言 历史文物是我们祖先劳动、智慧和革命精神的结晶，具有重要的历史、艺术和科学价值，是国家文化的内涵底蕴。文物保护是一门多学科、多领域相互交叉的边缘学科 ,涉及的范围广泛。材料科学作为基础应用学科在文物保护研究与处理过程中占有很重要的地位。 当我们对文物实施保护处理时首先考

2、虑到的是它的材质和保存现状，以及物理载荷和化学环境等。从某种意义上讲，文物保护工作就是通过对文物材料及文物于涉材料的研究，以达到延长文物保存时间的目的1。上个世纪后半叶，生物工程、新材料等领域不断革新，这些影响渗透到包括文物保护领域在内的各行各业各个领域，文物保护技术在新世纪必将发生重大变革。目前国内外常用的封护剂有甲基丙烯酸树脂、聚氨脂、聚醋酸乙烯脂等。这些材料的耐老化时间一般只有几年时间，可逆性不好，存在一定的局限性，在新的世纪里对封护材料的保护性能提出更高的要求。氟碳有机氟材料由于具有超耐候性、耐化学性、氧透过性低、阻燃性等卓越性能被广泛地应用到文物保护工作中，如：古建、石刻封护剂，金属

3、文物的防锈涂料，有机文物加固剂。随着纳米材料在许多领域的应用，成为材料科学研究的热点，其也必将从文物保护新材料中脱颖而出应用于古建、石刻、金属文物、有机文物、博物馆环境的保护工作2，目前在文物保护中应用比较广泛的材料做如下分析。 1. 高分子材料在文物保护中的应用 有机高分子材料是文物保护中使用的一类重要的材料，在文物保护中被用做文物的加固材料、粘接材料、表面封护材料等。在文物保护中使用的高分子材料包括：天然有机高分子材料（多糖、 蛋白质、 蜡等） ；水溶性合成树脂；溶剂型合成树脂；反应型高分子材料；高分子树脂乳液等3。其在保护及修复石质文物、壁画、古建筑、博物馆藏品等方面发挥重要作用4。以下

4、为常用的高分子文物保护材料：环氧树脂粘结力特别强，可以粘合各种金属和非金属材料。例如，应用环氧树脂胶粘剂可以修补、粘接断裂的石雕艺术品，残破的陶器和瓷器，以及用来加固和粘接古建筑木构件等。聚乙烯醇缩丁醛乙醇溶液被用来保护古代壁画的画面和用于金属文物的表面保护，以及加固脆弱的古代纺织品等方面，效果均不错。聚乙烯醇溶液和聚醋酸乙烯醋乳液也经常被用来封护古代壁画的画面层或加固、粘贴壁画的地仗层。聚醋酸乙烯醋乳液还常常被用来渗透加固古代脆弱的陶器、瓷器、骨器、角器、石器、象牙制品等。丙始酸酣乳液用于古代壁画颜色的保护和金属文物的渗透加固，效果比较好。另外，丙烯酸醋乳液还可用来加固古文化遗址或古墓葬的地

5、基。不饱和聚醋树脂配合无碱玻璃布作成玻璃钢代替糟朽木材应用在古建筑糟朽木构件的加固方面。聚乙二醇试用于古代饱水的木器和漆器的脱水定形处理。有机硅树脂可用于防止岩石的表面风化作用，以及用有机硅树脂来处理饱水的木器和漆器5。改性有机硅 S- i 97 材料具备良好防水、防酸碱盐、 防风化、防污染、抗冻融以及耐候性、加固性和透气性,使已风化的砖质文物得到了有效的保护6。 2. 纳米材料在文物保护中的应用 纳米材料具有表面效应、小尺寸效应和量子尺寸效应等基本特性。纳米材料在文物保护中具有的超双亲界面、抗紫外线和耐老化、透明和防遮盖及耐腐蚀抗氧化等其他材料所无法比拟的特性。针对目前文物保护中存在的问题，

6、纳米材料可应用于石质文物保护中，纳米技术应用在石质文物裂隙注浆中7-8。MDI 型聚氨酯广泛应用于秦俑彩绘陶器保护中，以物理共混方式采用超声波分散将纳米材料添加到 MDI 型聚氨酯中，可提高耐光老化性9。纳米材料在金属文物10、陶器、纺织品等11有机质文物等的保护中都有应用。虽然纳米材料应用于文物保护具有广阔的前景但是目前纳米材料在文物保护中的应用仍处于研究阶段还有许多问题亟待解决，如纳米粒子极易相互吸附而发生团聚降低了纳米材料的优异性能，降低纳米复合材料的耐紫外稳定性。随着制备方法的改进、理论的不断完善及对其机理的不断深入研究，纳米技术将在文物保护中得到更广泛的应用11。 3. 无机胶凝材料

7、在文物保护中的应用 在人类早期的建筑活动中，粘土、石灰、石膏、火山灰是最早被使用的胶凝材料。因此许多土砖石结构的古遗址、古建筑中都使用过这类早期的胶凝材料。现在，这类材料已成为最重要的文物保护用材料。针对文物不同程度的损伤，如开裂、剥落甚至坍塌等状况要进行加固处理。常用的无机加固材料有生石灰、氢氧化钙、硅酸盐、氢氧化钡等。古建筑、石质文物或者陶质文物表面腐蚀或剥落以致残缺，使其表面的文化特征（如雕刻纹饰或文字等）逐渐消失。解决这类问题，要选用合适的修补材料，采用适当的修补技术（如粘结、压力灌浆、补缺）来修复文物。对于古城墙的修补，我国使用的技术主要有粉刷涂料勾缝、替砖修复、砖粉修复、外贴仿制面

8、砖、压力灌浆等。用于文物修补的无机材料有石灰、水泥、石膏、粘土、石灰石粉等12。 4. 仿生无机材料在文物保护中的应用 仿生合成技术是模拟生物矿化过程，以有机物的组装体为模板控制无机物的结晶形成，制备出具有特殊结构和功能的新型材料。生物矿化最主要的特征就是从分子水平控制无机矿物相的结晶析出，从而使生成物具有优良的物理和化学性质。仿生无机材料具有耐候性优越、与基底石材相容性好、合成条件（常温常压）温和及对环境无污染等优点，为石质文物的保护工作开辟了一条新的途径。利用仿生技术模拟生长此类保护膜用于文物保护无疑具有诱人的前景12。仿生仿生无机材料具有优越的耐候性、与基底石材相容性好、合成条件（常温常

9、压）的温和性以及对环境无污染等优点，是一种很有潜力的新型石质文物保护材料。人们已经在石质文物表面发现了一类能够长期保护表面石刻文字的生物矿化膜，其中已经得到确切证明的有以草酸钙为主要成分的无机膜，也可能还有以磷酸钙为主要成分的其他生物无机膜。利用仿生技术可以在文物表面形成一层很薄的无机保护物质，该保护层具有许多令人十分赞赏的优点，如：具有致密有序的结构，半透明的外观，耐候性极佳，耐磨性好，与基底结合牢固，甚至具有可适当调控的性能和结构。另外，其合成方法与环境的友好性，以及能在生理环境下实现施工的优越性，都显现出仿生技术在文物保护领域应用的潜力13-15。 5 涂料在文物保护中的应用 化工涂料行

10、业的产品随着各行业的需求，发展非常迅速，并早已广泛应用于文物部门的古建筑维修保护。由于文物保护科技需求，文物保护处理使用的涂护材料，不能改变及损害文物原来的面貌，保护材料必须无色透明，常温常压下施工，干燥膜尽量簿，有较强的附着力和较好的长期耐侯、耐老化性能与外界环境隔绝尽可能长时间不受外界自然环境的侵蚀阻止其老化腐蚀及磨损等。田金英对用于室外金属文物表面保护涂料进行了研究，在三大类涂料：有机硅（硅酸盐）类、丙烯酸和聚氨醋中都选择出具有代表性的样品，再经实验室试验。结果表明，丙烯酸清漆均不带颜色它能涂护室外的各种金属饰件，对金属文物能起到保护 和装饰作用，防止大气腐蚀，文物本身的面貌改变不明显。

11、王芳等对文物保护中几种有机聚合物涂料的光降解进行了研究。丙烯酸类涂料的耐老化性能优异，不易老化降解，即使降解生成的产物也是不引起颜色变化的物质，同时不易改变文物的外观，具有特殊的功能。这有益于指导人们选取适宜的文物保护材料。生漆、溶剂型树脂涂料、水基树脂涂料、耐候性氟涂料等涂料在物保护中都发挥重要作用。 结论 科技进步日新月异，随着材料科学和新技术的发展，会有更先进材料用于文物保护中。文物是传承历史的重要符号，是不可再生的文化资源，对于文物保护工作，要针对文物本身的特点，结合文物所处环境，选择最合适的文物保护和修复材料及技术。对于文物保护中使用的材料，其实就是使用材料的某种或几种性能 ，同时还

12、要考虑材料的综合性能以及与文物基体材料的相容性。文物保护用材料要在满足使用性能的基础上兼顾工艺资源、经济等方面的因素，综合指导在文物保护过程中的材料选择、组合及应用。 参考文献 1 陈坤龙, 铁付德. 材料科学在文物保护中的应用J. 中原文物, 2002, (1): 86-88. 2 徐飞. 文物保护技术新世纪展望J. 东南文化, 2002 (7): 93-96. 3 周双林. 文物保护用有机高分子材料及要求J. 四川文物, 2003, (3): 94-96. 4 周宗华. 用于文物保护的高分子材料J. 高分子通报, 1991, (1): 41-45 5 徐毓明. 高分子材料在古文物保护中的应

13、用J. 化学世界, 1984, (6): 228-229. 6 胡一红, 刘树林. 高分子材料 Si-97 在砖质文物保护方面的应用研究J. 文物保护与考古科学, 2009, 21(3): 33-40. 7 陈兰云, 翟秀静, 王杰. 纳米材料在石质文物保护中的应用研究J. 沈阳建筑工程学院学报 (自然科学版), 2002, 12(3): 204-206. 8 杜嘉鸿, 翟秀静, 陈兰云. 纳米技术在文物保护中的应用探索J. 探矿工程 (岩土钻掘工程), 2002, 2(2): 5-7. 9 何秋菊, 王丽琴, 吕良波等. 纳米材料改性彩绘陶器文物保护材料 MDI 型聚氨酯的研究J. 精细化工

14、, 2008, 25(1):11-14. 10 姚如富, 崔曼, 熊付超. 纳米材料在金属文物保护中的应用J.安徽教育学院学报, 2007, 25(3): 88-89. 11 李迎, 王丽琴. 纳米材料在文物保护中应用的研究进展J. 材料导报: 纳米与新材料专辑, 2011, 25(2): 34-37. 12 张雅文, 王秀峰, 伍媛婷等. 文物保护用无机胶凝材料的研究进展J. 材料导报, 2012, 26(3): 51-56. 13 洪坤, 詹予忠, 刘家永. 仿生无机材料在石质文物保护中的应用J. 材料科学与工程学报, 2006, 24(6): 948-950. 14 惠路华, 洪坤, 詹予忠等. 新型石质文物保护材料的应用探索J. 化工新型材料, 2006, 34(7): 8-10. 15 李火明, 张秉坚, 刘强. 一类潜在的石质文物表面防护材料: 仿生无机材料J. 文物保护与考古科学, 2005, 17(1): 59-64.