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木材科技新成果之二:納米新技術(shù)助力木質(zhì)、紙質(zhì)文物益壽延年

媒體:中國木材工業(yè)  作者:勞萬里
專業(yè)號:鄧侃 2022/3/7 8:15:51

一、木質(zhì)、紙質(zhì)文物修復(fù)的意義

        中國是享譽世界的文明古國,各族人民在漫長的歷史進(jìn)程中共同創(chuàng)造了寶貴的文化遺產(chǎn)。文物是歷史的見證,是人類技術(shù)和文化的結(jié)晶。文物是當(dāng)時社會文明的一面鏡子,文物的保護(hù)和修復(fù)對于后人直觀認(rèn)識和了解不同歷史時期的社會風(fēng)貌具有重要意義,同時也是為了中國民族的文化瑰寶可以世代相傳。對文物的保護(hù)修復(fù)及合理利用,對其歷史價值、科研價值、教育功能的充分開發(fā),是對中華文明的一種傳承,將有助于社會的和諧發(fā)展,推動社會的進(jìn)步。

木質(zhì)和紙質(zhì)文物是文物的重要類別,大多文物年代久遠(yuǎn),經(jīng)過歷史的洗禮,已出現(xiàn)這樣那樣的問題。木質(zhì)文物一般 泛指古代遺存下來的木、竹制品,大至木結(jié)構(gòu)建筑、船只、佛像,小至生活用品、工藝品等。腐朽是危及木質(zhì)文物壽命的主要原因之一,腐朽導(dǎo)致木質(zhì)文物遭到破壞,嚴(yán)重的甚至影響其力學(xué)強度。紙質(zhì)文物是由紙及寫印色料所構(gòu)成的文物,包括字畫、書籍、檔案、報刊等。質(zhì)地脆弱,紙張酸化是導(dǎo)致紙質(zhì)文物損壞的主要原因之一,造成紙張顏色加深甚至破裂。

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二、文物保護(hù)和修復(fù)面臨的問題

當(dāng)前了解到木質(zhì)、紙質(zhì)文物保護(hù)修復(fù)多從傳統(tǒng)技藝上入手,從事修復(fù)工作的人員多為有經(jīng)驗的工匠師傅。雖然傳統(tǒng)技藝對修復(fù)文物有盡善盡美的作用,但從事修復(fù)工作的人群非常之少,且修復(fù)效率不高,不足以支撐起龐大的木質(zhì)、紙質(zhì)文物保護(hù)和修復(fù)工作。導(dǎo)致部分文物得不到及時保護(hù)和修復(fù),而造成不可逆轉(zhuǎn)的損失。因此,文物保護(hù)和修復(fù)工作不能完全依靠傳統(tǒng)工藝,而要將傳統(tǒng)技藝和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段相結(jié)合,用現(xiàn)代新材料、新設(shè)備、新方法等助力木質(zhì)、紙質(zhì)文物保護(hù)和修復(fù)工作,提高修復(fù)效率的同時最大限度還原文物的原貌。

三、納米新技術(shù)應(yīng)用于文物修復(fù)

        木質(zhì)文物和紙質(zhì)文物的共同點是它們都含有大量的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素,它們都可能成為微生物和昆蟲的養(yǎng)料,木材和紙張一旦遭受這些菌、蟲的侵蝕就會產(chǎn)生變色、腐朽和壞損。日前,筆者了解到,中國林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所盧蕓研究員團(tuán)隊利用從木材細(xì)胞壁中分離獲得的納米纖維素為主要原料,研發(fā)了一種兼具防腐和加固作用的納米纖維素處理木材新方法,主要將納米纖維素作為木材細(xì)胞與無機防腐劑的固著界面,使具有防腐效果的納米無機物穩(wěn)定均勻地附著在木質(zhì)材料細(xì)胞壁、細(xì)胞腔內(nèi),再使用加壓浸漬法將納米二氧化硅、納米碳酸鈣具有增強作用的無機納米粒子對木材細(xì)胞壁進(jìn)行加固,得到防腐性能穩(wěn)定且不易受力破壞的防腐加固木材。此外,團(tuán)隊還獨立研發(fā)了多種配方的納米纖維素封護(hù)液,可對木材依分類進(jìn)行涂刷或浸漬處理,可有效提高木材的尺寸穩(wěn)定性、密度、抗彎彈性模量和順紋抗壓強度等。上述研究成果在木質(zhì)文物防腐和加固,以及飽水木質(zhì)文物的修復(fù)方面等具有廣闊的應(yīng)用前景。

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紙質(zhì)文物通常會受外在因素的影響造成局部破壞或者形成內(nèi)部自降解的區(qū)域,為避免損壞的進(jìn)一步發(fā)展,穩(wěn)定和修復(fù)歷史紙張是一項非常重要工作。但現(xiàn)有紙張穩(wěn)定和修復(fù)多采用膠黏劑,環(huán)保和穩(wěn)定性方面存在一定問題。鑒于此,盧蕓研究員團(tuán)隊利用從木材細(xì)胞壁分離的納米纖維素開發(fā)研制了一類新型紙張穩(wěn)定劑,通過沒有膠黏劑添加的納米纖維素懸浮液來實現(xiàn)機械損傷和紙張脆弱區(qū)域的加固處理。納米纖維素材料對局部機械損壞有較好的穩(wěn)定效果,處理效果可以與膠黏劑處理相媲美,并且納米纖維素材料的抗老化性能優(yōu)異。該技術(shù)實現(xiàn)了紙質(zhì)文物被與其自身原料纖維素結(jié)構(gòu)和性能極其相似的純物質(zhì)材料穩(wěn)定修復(fù)。因此,納米纖維素是非常有前景的紙質(zhì)文物穩(wěn)定和修復(fù)材料。上述技術(shù)獲得國家授權(quán)發(fā)明專利3件。

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四、結(jié)語

        木質(zhì)文物和紙質(zhì)文物集歷史價值、藝術(shù)價值和自身價值于一體,也是某個特定歷史時期的見證與文物考察者參考的資源。由于木質(zhì)材料自身的特異性,作為一種天然生物質(zhì)材料,本身耐久性差,易受自然因素(物理、化學(xué)和生物損害如腐朽菌、蟲)的侵蝕,使木材強度降低直至全部損壞。因此,木質(zhì)和紙質(zhì)文物既珍貴又脆弱,作為一種極特殊的一次性資源,必須要對其進(jìn)行保護(hù)。木質(zhì)文物防腐和加固技術(shù)以及紙質(zhì)文物的穩(wěn)定和修復(fù)技術(shù)可以最大程度對保留木質(zhì)、紙質(zhì)文物攜帶的歷史和文化信息。文物保護(hù)和修復(fù)任重而道遠(yuǎn),傳統(tǒng)手工工藝和從業(yè)人數(shù)不足以支撐起龐大的木質(zhì)、紙質(zhì)文物保護(hù)和修復(fù)工作,必須將傳統(tǒng)技藝和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段相結(jié)合。隨著納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,納米纖維素作為與木質(zhì)、紙質(zhì)文物原料結(jié)構(gòu)和性能極其相似的純物質(zhì)材料,在木質(zhì)、紙質(zhì)文物修復(fù)和保護(hù)中存在天然的優(yōu)勢。納米纖維素新技術(shù)將引領(lǐng)木質(zhì)、紙質(zhì)文物修復(fù)和保護(hù)技術(shù)的新革命。

技術(shù)咨詢和交流:

聯(lián)系人:盧蕓

聯(lián)系電話:18612541186

電子郵箱:y.lu@caf.ac.cn

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