摘要:饱水木质文物的脱水定型是该类文物最核心的保护需求之一,围绕这一保护需求已研究了天然树脂、聚乙二醇、糖类、乙二醛等多种保护加固材料,近期研究表明有机硅氧烷具有优异的脱水定型效果,其中γ-巯丙基三乙氧基硅烷(MPTES)最佳,但含巯基材料与木质文物的相互作用尚未得到较好的解释,对其进一步地研究或可为饱水木质文物保护材料的研发提供新的思路和借鉴。 在本研究中以MPTES处理后的南海一号出水船板马尾松(Pinus massoniana)为研究材料,通过增重率、收缩率、扫描电子显微镜观察(SEM)和傅里叶变换红外光谱分析(FTIR),研究其脱水定型效果与巯基的关系以探讨其加固机理。结果表明:1)MPTES处理后的古代饱水木材样品具有良好的尺寸稳定性(最低3.5%体积收缩),脱水定型效果印证了以往研究中的结果,并进一步得到在低增重率下(约干重的50%)较为理想的效果；2)SEM观察表明硅氧烷均匀地分布于细胞壁内部而非沉积于细胞腔内；3)处理条件(时间、浓度或水分含量)、宏观指标(增重率和收缩率)、显微形貌变化与FTIR图谱中芳醚伸缩振动吸收峰、聚硅氧烷相关吸收峰均呈现明显的相关性。 根据上述结果,着重讨论了巯基与木质素反应的机理,认为两者的反应可能与海洋出水饱水木质文物在还原性埋藏过程中有机硫化物的形成过程、造纸工业中硫酸盐制浆法的初期反应原理具有相似性,涉及在酸或碱催化下木质素醌甲基化合物中间体的形成和巯基进一步与该中间体的加成反应,最终得到硫醚的结构。由于MPTES水解后同时具备能与木质素反应的巯基和能与纤维素羟基发生缩合或氢键作用的Si-OH,使该材料具有多样的化学结合能力,能够加强纤维素和木质素自身和互相之间多种界面结合力,提高饱水木质文物中残余组分的整体性和强度,从而获得更好的脱水定型效果。 本研究在一定程度上阐明了MPTES加固饱水木质文物后获得良好脱水定型效果的原理,在此基础上进一步认为,在饱水木质文物保护材料引入适度反应性的巯基等基团可进一步提高材料的脱水定型效果,这一思路在未来饱水木质文物保护材料的研发中具备良好的研究前景和应用价值。

摘要:材料性能评价指标体系是材料研究、应用推广中的重要一环,具有建立量度标尺、规范性能参数和推动行业发展等重要作用和意义。在航空、航天,汽车,建筑工程,油漆涂料等行业,目前已建立了相对成熟、完善的针对各类型材料的评价指标体系,拥有科学、系统的指标评价方法,及相对深入的理论研究。相比之下,相对小众的文物保护、修复材料应用领域,如古代壁画保护修复材料的性能评价与研究,发展还相对缓慢,研究基础相对滞后。本研究分析了壁画起甲病害的材料学成因(各种物理、化学作用),总结了国内外壁画修复材料性能评价研究的进展(包括简要的修复材料应用历史),借鉴上述成熟行业评价、研究的模型和方法,采用“需求-性能-评价指标”体系,分析并尝试提出了壁画起甲修复材料的评价指标、方法及体系。初步提出的指标总分为材料有效性、安全性和耐久性3类,具体包括材料的黏结性、渗透性、水汽透过性、流动性、光学性能、化学惰性(酸碱性)、无毒害性、耐温湿度、光照、盐害及微生物作用等14项。此外,本研究还分析了所列指标评价方法的适用性、存在的问题和面临的困难,指出了壁画是受到本体(多种材料、多层结构)因素和所处环境因素多重作用叠加的特点,说明了从修复实践中发展来的工艺、手艺性(操作)也是壁画修复对材料要求的一种特殊性表现；讨论了进一步完善起甲修复材料评价指标体系所需的数学建模分析的工作构想。该评价指标体系的提出,将为我国文物保护、修复材料评价研究中壁画起甲修复材料的研究、应用推广、新材料研发；为已有材料的合理使用与持续优化；为壁画修复项目的规范开展,奠定坚实的科学工作基础。

摘要:2011—2013年,秦陵博物院对秦陵封土北侧西区寝殿部分大型夯土台基式建筑遗址进行了试掘,发现了一片秦代壁画遗存。为了科学认知壁画的材质和制作工艺,本研究使用偏光显微镜、拉曼光谱、配有能谱的扫描电镜、红外光谱仪对壁画残块进行了分析研究。结果表明壁画结构由外到内分别是颜料层、底色层、细泥层、粗泥层。壁画的黑色颜料为黑铜矿、红色勾边颜料为赤铁矿、白色底层为碳酸钙；粗泥层和细泥层中均添加了生石灰为胶结材料,粗泥层中还添加有植物茎秆。秦陵考古开展近半个世纪以来,出土壁画尚属首次,本研究系首次对秦陵壁画开展科学研究,结果可为探索秦陵及其陵寝建筑的考古文化提供重要信息。

摘要:韩休墓壁画作为典型的唐代墓葬壁画,其颜料表征及加固剂对色度的影响亟待研究。使用基恩士VHX-5000超景深三维显微系统、X-rite VS450色度仪等检测仪器对韩休墓出土的玄武图残块进行了表面观察,同时分析了两种加固剂对其色度的影响。研究发现玄武图中黄色颜料为钒铅矿与铅丹混合使用,铅丹氧化产生的碳酸铅在实验室环境下被进一步氧化为氧化铅。色度方面,研究表明实验室目前使用的两种加固剂对壁画中出现的5种颜色色度影响ΔE值不超过4.33,符合良好标准。

摘要:琉璃建筑构件在中国历史悠久,起源于北魏,唐宋时期已在高等级建筑上大量使用,鼎盛于元明清时期。西夏作为少数民族政权,同宋辽金并立,处于琉璃瓦技术发展的重要过渡阶段。西夏陵遗址是西夏时期官式建筑的典型代表,位于宁夏回族自治区银川市西郊贺兰山东麓,经考古调查与发掘,出土了大批文物,包括大量建筑构件,以白瓷板瓦与各种类型的绿釉琉璃建筑构件为主,即为官式建筑的典型代表。 当前对西夏陵的考古工作及出土文物的研究,已取得了许多重要的成果,但对西夏的瓷质和琉璃建筑构件,主要是通过考古类型学与历史文献对其社会功能等加以考释,对工艺研究甚少,同时相关的技术特点与来源也是一个亟待解决的问题。为研究西夏时期官式建筑材料的工艺特点,选取该遗址出土的白瓷板瓦、绿釉琉璃瓦30件,采用X射线荧光分析仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜对其进行成分分析、物相分析及显微观察。结果表明,白瓷板瓦胎体Al₂O₃含量较高,存在莫来石,釉料配方属于钙碱釉,工艺精细,与同时期灵武窑白瓷接近,应采用白瓷技术制作；绿釉琉璃瓦胎体CaO与Fe₂O₃含量较高,属于北方普通高钙易熔黏土,釉料为铜作着色剂的铅釉,与宋代绿釉琉璃瓦成分相近,符合传统的低温铅绿釉体系,可能是借鉴中原技术完成的。两种材质的瓦件都是西夏时期高等级建筑构件,官式建材的典型代表,是同时存在的,展现出西夏时期在官式建材生产技术上的多元性。但这两种技术差别较大,来源不同,反映出西夏在官式建材生产中兼容并包,在学习中原传统的同时又能紧密结合佛教文化,极具党项族的民族特色。更重要的是,西夏时期的建筑体系已趋于复杂化,可能会根据建筑不同部位、性质、等级与功能来使用不同的琉璃瓦构件,这对建筑琉璃体系的丰富与发展是极大的贡献。 本工作利用科技考古分析,探究西夏时期官式建筑构件的工艺特点,讨论制作技术反映出的建筑思想伦理；进一步丰富西夏瓷质和琉璃建筑构件的研究,与宋辽金时期建筑琉璃形成对比,补充了中国古代建筑琉璃技术的研究；同时加深了对西夏官式建筑的认识,也促进了对西夏与中原地区文化融合互鉴的理解。

摘要:云冈石窟盐害机理研究对于治理策略选择具有重要意义,为探析云冈石窟风化砂岩破坏形式与岩面伴生盐类析出物的关系,本工作采用XRD法进行了矿物组成的半定量测试,采用酸碱中和法进行了CO₂含量测定,另外采用XRD进行了盐类矿物和硅酸盐矿物定性鉴定,试图探析云冈石窟风化砂岩破坏形式与岩面伴生盐类析出物的关系。结果显示:云冈石窟岩面片状风化与砂岩碳酸盐含量高有关,而粉状风化与岩石中石膏含量高有关,不同盐类结晶析出与洞窟环境有关,这些研究结果对云冈石窟风化病害治理有借鉴意义。

摘要: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。

摘要:养心殿位于故宫内廷西路,燕喜堂为养心殿后殿西耳房。虽然燕喜堂室内棚壁基本为白纸裱糊,但在局部仍存有不同类型的印花裱糊纸。为研究燕喜堂室内裱糊纸的结构和工艺,通过现场调查其室内裱糊纸的种类与分布,结合文献档案记载,对局部白纸进行试揭,发现不同时期的裱糊痕迹。再通过对多层裱糊纸的显微剖面结构观察,以及纸张纤维种属、颜料和胶结材料的分析等,研究燕喜堂室内裱糊纸的结构和工艺,为其内檐装饰中“裱糊作”的相关修复工作提供科学依据。

摘要:景德镇御窑遗址出土的15世纪中叶青花方胜纹绣墩,体量较大,器形特殊,出土时破损和缺失严重,修复难度较大。本研究通过分析传统考古修复中石膏作为补配材料的局限性,利用3D扫描打印的优势,设计采用新颖的高强度透明树脂取代传统修复补缺材料,并且结合特制的加固装置完成对大型青花绣墩的考古修复,满足了后期研究与展览的需要。本研究提出了具有一定实践意义的3D打印补配大件异形陶瓷器的修复技术路线。

摘要:成都文物考古研究院于2016年在蒲江飞虎村发掘了60座战国晚期墓葬,共出土青铜器181件(套)。其中M39出土了一件表面锈蚀覆盖严重的错金银青铜带钩,但其上错金银纹饰无法分辨,为还原其历史、艺术与研究价值,需对其表面锈蚀物进行清除。 采用X射线成像系统、体视显微镜、金相显微镜、扫描电子显微镜-能谱系统、X射线衍射仪等对带钩的保存状况、材质、锈蚀产物进行了分析。结果表明带钩上分布有精美的金银装饰纹饰,且金和银交替使用；带钩基体保存较差,锈蚀程度较重；部分区域金银丝已脱落。表面锈蚀覆盖严重,部分区域存在裂隙。带钩基体为铅锡青铜铸造组织,铜含量为73.0%,锡含量为11.4%,铅含量为13.7%；镶嵌的金、银丝样品呈倒三角形,均为热锻而成,金丝金含量为88.8%、银含量为11.2%；银丝银含量为95.8%,铜含量为2.4%。带钩锈蚀物大致分为两层,最外层绿色的锈蚀物为孔雀石,内层红色锈蚀物为赤铜矿。 在科学认知带钩保存状况、材质、锈蚀产物等的基础上,针对性地采用化学加固—机械法与化学法结合除锈—化学加固—缓蚀封护—粘接补配的技术路线对带钩进行了保护修复。对于细小裂隙选用渗透性很好、颜色轻微变化的Paraloid B72乙酸乙酯溶液,使用注射器少量多次滴渗加固；较大裂隙使用粘接强度好、渗透性适当的Hxtal NYL-1(海克斯塔)双组份环氧树脂,用小的针尖少量多次点渗入裂隙加固。对于外层绿色锈蚀物,先采用乙二胺四乙酸二钠水溶液软化,再配合使用机械法刮除去除；内层暗红色的氧化亚铜锈蚀先使用半胱氨酸水溶液软化,再配合机械法刮除。同时在锈蚀物去除过程中对出现松动的金银丝及时使用Araldite 2020型双组份环氧树脂进行加固。除锈结束后使用超纯水深度清洗清除试剂残留。使用苯并三氮唑乙醇溶液进行缓蚀处理,Paraloid B72乙酸乙酯溶液进行封护处理。带钩的粘接补配先使用Paraloid B72乙酸乙酯溶液预加固茬口,DG-4环氧树脂配合玻璃纤维布和销钉粘接补配。 本工作在利用现代仪器分析方法充分认识文物信息的基础上,根据文物实际情况,各种保护修复方法配合使用,对每种方法存在的弊端制定和采取相应的补救措施,最终在达到保护修复目的、恢复文物历史、艺术与研究价值的同时,最大限度地减少对文物造成的损伤。

摘要:隋栖岩道场舍利塔碑是第一批全国书法艺术名碑,碑文字体具魏碑向唐楷过渡的书法风格,碑文内容也为研究隋代佛教和佛寺发展提供了重要的实物资料,具有重要的艺术价值和史料价值。保护修复前,碑座表面溶蚀、裂隙病害较多,碑身断裂病害严重,残块多达百余块。相比以往报道的馆藏石质文物保护修复案例,其断裂病害极为典型,保护修复实践具有一定的示范意义。 本研究利用XRF、XRD、Raman、超景深视频显微系统及万能材料试验机等仪器对隋栖岩道场舍利塔碑的材质、病害及粘接材料性能进行了科学分析,并结合三维数字化和有限元仿真分析确立了碑座和碑身分离保存或展示的保护修复思路。同时,结合保管和展陈实际需要,设计并制作了专用移动保护平台,通过清洗、粘接、补全等系列石质文物保护修复措施对碑座和碑身分别进行了保护修复,基本恢复了碑身原貌,使文物处于相对稳定和安全的状态。 相比以往石碑保护修复实践,在以下三个方面做出拓展:其一,较为全面地分析了石碑的病害和材质,揭示了病害和材料特征；其二,借助三维扫描和有限元分析技术对断裂石碑的复原进行了数字化模拟和安全性评估,从有利于文物安全和保护的角度确定了碑座和碑身分离、碑身侧立放置的保护修复实施方案,提高了保护修复的科学性；其三,结合文物保存和展陈需要,设计制作了专用的移动保护平台,既实现了石碑的安全保存,又有利于后期的展示和利用。 本研究注重现代科学技术与传统修复相结合,为断裂石质文物的保护修复积累了经验,提供了技术借鉴,对于推动有限元分析在可移动文物保护修复中的应用,提高文物保护修复的科学性具有一定的积极作用。

摘要:青海瞿昙寺是中原地区至今保存较完整,集古建、雕刻彩绘和壁画于一体的明代早期官式建筑群。瞿昙寺瞿昙殿现存壁画约217.5 m²,是中原地区经典的明代早期藏传佛教壁画,具有珍贵的历史和学术研究价值。本研究通过显微镜(OM)、剖面分析(Cross-section)、扫描电镜-能谱(SEM-EDS)、X射线衍射(XRD)等多种分析方法,对瞿昙寺瞿昙殿壁画制作材料及工艺开展了初步调查分析。结果显示:瞿昙殿壁画以砖墙体为支撑体,地仗层由粗泥层和细泥层组成；地仗中粗细泥层含沙量不等,粗泥层含沙量约60%,细泥层含沙量较少,约为16%～25%；地仗层中总体纤维含量为3%左右；地仗土粒度级配良好,粒径多集中在1~100 μm之间；地仗中含少量硫酸钠和氯化钠；瞿昙殿壁画使用颜料主要为铅丹、朱砂、氯铜矿、副氯铜矿、石青等矿物颜料,颜料层厚度20～200 μm之间；铅丹颜料在瞿昙殿中出现“章丹打底银朱盖面”的分层应用以及铅丹变色的现象；瞿昙殿壁画中明代壁画无底色层,清代乾隆时期壁画有底色层。本次分析研究获得瞿昙殿壁画层位、地仗组成和颜料使用信息,为瞿昙殿壁画科学保护和深入研究提供重要的第一手资料。

摘要:慈利白公城遗址历史悠久,具有重要的考古价值。该遗址出土了大量木质井壁及少量其他木质文物,为了解这些木材的特点,以及为木材保护提供相关的参考,通过徒手切片,并利用光学显微镜对该遗址出土的10件木质样品进行鉴定。结果表明其中1件为无患子(Sapindus. mukorossi Gaertn.),1件为冷杉(Abies fabri(Mast.)Craib),2件为湖南杨桐(Adinandra. acutifolia Hand.-Mazz.),2件为香椿(Toona sinensis A. Juss.),4件为润楠(Machilus pingii Cheng ex Yang)。通过实验结果,初步推测井壁的制作在当时是比较重要的工作,此时已经在选择性地使用木质井壁原料。从树种适宜生长的环境上看,同时期该遗址附近可能是以阔叶材为主的针阔叶混交林,气候温暖湿润。

摘要:考古出土的漆器中,除木胎之外,有自铭“革园”的皮革与麻布为胎的漆器,有自称为“布”“绪”“纻”的麻布胎漆器,有自铭“布缯”的麻布和缯帛(一种丝织物)为胎的漆器,以及麻布夹贴于木胎之上的“木侠纻”漆器。作为夹纻胎漆器其中的一种类型,“木侠纻”漆器与“布胎”漆器在制作工艺上是否不同,二者之间是否存在技术演变关系的问题值得深入探讨。 本工作以2011年10月淮北市出土的一件东汉时期的耳杯为例,采用超景深视频显微镜、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜与能谱仪(SEM-EDS)等测试手段进行研究,深入了解汉代“木侠纻”漆器的工艺特点。显微结构观察发现在器物木胎与外层漆灰之间有着清晰的织物平纹组织结构,织物层的厚度仅占整体厚度的11.4%,远低于同尺寸“布胎”耳杯织物层所占的比例(后者一般在50%以上)。成分测试分析结果显示,髹漆材料为传统的中国大漆,红色漆膜呈色颜料为朱砂,织物材质可能为苎麻纤维,漆灰成分为SiO₂、NaAlSi₃O₈和Ca₈H₂(PO₄)₆H₂O等常见物质。上述研究结果说明,比较汉代“木侠纻”漆器工艺与“布胎”漆器,在髹漆材料、呈色颜料以及漆灰中矿物质成分等方面并无区别,仅在织物层的厚度所占胎体尺寸比例等方面有着明显差异。同时,本研究中发现“仅在木胎一侧贴附麻布”的做法与文献记载的“两麻布夹贴于木胎之上的木侠纻”工艺并不完全一致。 文章首次采用科技手段从制作材料、髹漆工艺等方面揭示了汉代“木侠纻”制作技术。事实上,从厚木胎斫制到薄木卷制成型,再到以布为胎,胎骨的变化见证了古代漆器水平的进化历程。从考古出土的漆卮、樽可以发现,薄木卷制而成的器型在两端的连接处仅依靠生漆或其他材料,其本身的结构并不牢固。古代漆工们为了防止木胎开裂,在接口处的木胎之上粘贴织物。这种借助于植物纤维的拉力增强木胎牢固性的技术即为“木侠纻”。当然,“木侠纻”工艺是否直接催生了“布胎”漆器还有待进一步讨论,但至少从传统手工业技术发展的规律可以进一步窥探两种工艺之间的借鉴或启示。时至今日,这种工艺在今天的家具、屏风制作中依然广泛使用。

摘要:复杂而且脆弱的文物或化石的提取和搬迁是考古或化石发掘现场最常见的技术难题。采用石膏对这些文物或化石进行现场固型再提取是常用的应急性保护手段之一,对此类文物或化石的提取和搬迁具有重要作用。但石膏含有可溶盐,应用时需引入水,并大量放热,对文物或化石有潜在危害,而且石膏难以完全去除。 近年来,薄荷醇、环十二烷等可挥发性临时固型材料受到了极大关注,被越来越多地应用在发掘现场。其最大的优点就是固型材料可以通过升华轻易被去除,无残留,不会影响后续的考古研究和保护工作。但是有机物小分子固化后强度偏低,不适合较大较重文物或化石的固型提取。 针对考古发掘现场复杂脆弱而且较大、重的文物或化石的提取和搬迁需求,提出了新型临时固型材料薄荷醇和石膏复合应用的现场固型提取技术体系。本工作研究了石膏和有机小分子薄荷醇的相容性和匹配性,实验室研究结果显示薄荷醇除了在样品表面实现有效固型,还能快速在模拟样品表面形成一层致密的疏水隔离层,有效地阻止石膏加固过程中水和可溶盐的进入；而且实验数据显示石膏放热不影响薄荷醇疏水隔离层的功能。实验结果显示薄荷醇和石膏二者性能互补,有望满足发掘现场对大、重文物或化石的固型提取需求。 以新疆哈密翼龙化石的现场发掘提取为例,采用薄荷醇/石膏复合材料体系现场固型并提取一块约20 kg重的化石样品,结果证实石膏和薄荷醇复合使用技术可以很好地固型并提取较大较重的样品,同时避免了水和可溶盐对化石的破坏,而由于薄荷醇隔离层的存在,石膏的去除也非常彻底,整体固型提取效果良好。

摘要:彩绘类文物的灭菌防护工作是延续其艺术价值的重要方法。本文简单描述了文物相关材料、温度、湿度、大气污染物、微生物五种因素对彩绘类文物的损伤效应,重点描述了微生物消杀在彩绘类文物保存工作中的重要性。梳理了化学、物理、复合三类灭菌方法在彩绘类文物灭菌方面的应用与发展,并对各类方法的优缺点进行了汇总,其中化学法最为成熟,但绝大部分对环境影响很恶劣,物理法和复合法更符合绿色发展要求,但又受经济性、专业性以及不成熟的市场规模制约。未来,绿色、无损将成为彩绘文物灭菌的前提,复合法将成为彩绘文物灭菌未来研究的发展趋势。