摘要:由于长期埋藏于潮湿的地下环境,三星堆遗址祭祀区出土的象牙含水率高,且存在本体断裂、表面开裂和剥落等问题,保存状况差。出土后的象牙极易快速失水,而发生开裂和粉化等不可逆的损害。为明确三星堆出土象牙的保存现状,采用光谱、能谱、电镜、纳米压痕等测试手段,深入解析了2021年三星堆遗址3、4、7和8号坑(K3、K4、K7、K8)发掘出土象牙的组成、结构及失水过程。结果表明:三星堆遗址四个坑出土象牙的主要物相为碳羟基磷灰石[Ca₁₀(PO₄)₃(CO₃)₃(OH)₂],有机纤维蛋白成分基本消失殆尽,形成了以介孔为主(孔径分布在3~50 nm)的孔隙结构,且孔隙被大量水分占位,其中,K3出土象牙(K3XY-54)和K4出土象牙(K4YW-289)热重所测含水率分别为43.8%和43.4%；四个坑出土象牙均存在片状和针状晶体结构,其中K3XY-54以针状晶体结构为主,并呈现出明显的取向生长,K4YW-289呈现晶体聚集,其晶体尺寸厚度明显增加；出土象牙表面和内部吸附水的挥发使象牙微观结构产生内应力,从而造成出土象牙干裂、粉化等不可逆损坏；采用纳米压痕技术,初步探索了出土象牙在糟朽状态下表面微观硬度的变化,其中K4YW-289经失水前后的表面微观硬度变化差异最大(饱水状态0.090±0.049 GPa,失水后1.553±0.312 GPa),这可能与其组分结构内吸附水含量较少和高泥化现象有关,结合K3XY-54、K7XY-43和K8XY-11-13研究可发现出土象牙在失水前后微观硬度和弹性模量受组分结构-失水速率关系的影响较大。对三星堆出土象牙多层级结构和失水过程的初步研究结果为其后期实施有效保存和本体加固提供有力的科学依据和参考数据。

摘要:以常用的丙烯酸酯乳液AC33、B60A、MC76、SF016作为脆弱考古出土漆膜的加固剂,利用静态热机械分析仪微损、精确的特点,对加固前后漆膜的弯曲强度进行测试。根据漆膜应力应变的提升程度,对4种加固剂的保护效果进行量化评价。结合扫描电镜观察漆膜表面和剖面加固前后的孔洞、裂隙填充情况以及加固剂成膜状态,揭示其加固特点。结果发现,加固后漆膜的应力提高了56%～3 511%,应变提高了103%～3 876%,其中质量分数为20%的AC33增强效果最好,20%的B60A增韧效果最好,MC76和SF016加固效果相对较差。20%是4种加固剂的最佳使用质量浓度,此时漆膜孔洞和裂隙被完全填充,加固剂在漆膜表面形成连续的薄膜且不过量堆积。本研究将静态热机械分析仪用于极端脆弱考古出土漆膜的残余力学强度测试和加固剂保护效果的量化评估,探讨4种典型丙烯酸酯乳液对漆膜机械强度提升的规律特征,获得了较好的结果,将为考古出土糟朽漆器保护修复遴选加固剂提供科学参考。

摘要:本研究利用能量色散型X射线荧光光谱分析、共聚焦激光拉曼光谱分析、光学相干层析成像、超景深光学显微观测等多种方法对广西越州故城遗址出土的印度-太平洋玻璃珠饰进行科技分析,获取了玻璃珠的化学成分、物相结构、内部物理结构、表面显微形貌等综合物理化学信息,确定了玻璃珠的玻璃体系、制作工艺(着色工艺、成形工艺)和产地来源,探讨了以丝绸之路为主线的国内发现魏晋南北朝时期印度-太平洋玻璃珠可能的输入路线。广西越州故城遗址发现的印度-太平洋玻璃珠为中外文明交流提供了新实物证据,对深入研究我国南北朝时期中外文明交流具有十分重要的学术价值和研究意义。

摘要:普照寺位于陕西省韩城市,寺内现存有五尊精美绝伦的元代彩绘泥塑。为了解普照寺彩绘泥塑制作材料与工艺,采用光学显微镜、X射线衍射仪、显微红外光谱仪、显微拉曼光谱仪、扫描电镜-能谱仪和X光照相等技术手段进行科学分析。结果表明,普照寺彩绘泥塑内部结构为十字型交叉木骨架,粗泥层和细泥层塑土矿物成分基本一致,具有强度高、抗风化能力强和可塑性好的特点；粗泥加筋材料为麦秸秆和麦粒壳,细泥加筋材料为棉和麻；颜料层显色成分除蓝色外均为古代壁画常见的矿物颜料,存在重层重彩情况。研究结果将为普照寺彩绘泥塑的后续保护修复提供科学依据,并为陕西地区元代彩绘泥塑传统工艺的研究补充科学信息。

摘要:水溶液脱酸法是酸化纸张常用的脱酸方法,然而水相脱酸容易导致字迹,特别是水溶性字迹的洇化扩散(或称晕染、跑墨),这种现象一直是学术和行业研究的难点与痛点。本工作研究了纸张的浸润性质和字迹颜料的扩散性质,讨论了不同纸张、字迹颜料在脱酸过程中的防洇化安全性,提出了洇化临界加湿量的概念。研究表明洇化临界加湿量与字迹的溶解性、纸张浸润性直接相关:字迹的水溶性越好、纸张的浸润性越好(k值越大),则字迹越易洇化扩散、临界加湿量越小。雾润脱酸方法具有加湿量精确可调控、雾滴颗粒尺寸小且分布均匀的特点,能够根据纸张浸润性(k值)和字迹材料的溶解性,精确调控脱酸剂用量,使其低于洇化临界加湿量,进而避免字迹洇化现象的发生。研究结果为纸张文献的安全脱酸提供了可以选择的方法,为脱酸设备的开发和使用提供了科学依据。

摘要:受多种自然因素和人为因素的共同作用,广元千佛崖石窟病害发育普遍,现有研究主要集中在病害种类调查与成因分析方面,对石窟病害程度的量化评价较少。本次研究以20座盛唐时期龛窟为研究对象,采用传统的病害调查方法明确病害种类,利用层次分析法对病害数据进行分析,最终确定15种常见病害在石窟劣化程度中的权重,量化表征拟研究对象的病害程度。结果显示,1)15种常见病害可分为两大类,一类为结构性病害,另一类为非结构性病害,15种病害在石窟劣化过程中权重不同；2)20座盛唐龛窟中,4龛保存较好,11龛保存状况一般,3龛保存状态较差,2龛保存状态差,与实地调查结果相符。本次研究量化表征了15种现存病害的影响权重和20座龛窟的保存现状,有助于快速有效判断石窟病害程度的轻重缓急,为保护措施的制定和优化提供依据。

摘要:针对重庆大足舒成岩摩崖造像和岩体富集灰尘部位出现的粉化伴随着层状剥落现象,采用X-射线衍射仪(XRD)、X-射线荧光光谱仪(XRF)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、环境扫描电子显微镜(SEM)和X-射线光电子谱(XPS)对岩石、岩体风化产物与灰尘样品进行了组成结构表征研究。研究发现灰尘和有害气体干沉降过程中酸性物质能够导致砂岩中钙质胶结物发生溶解,伴随着各种盐类结晶应力,导致岩石表层发生风化。研究成果为西南地区石窟寺保护提供了重要参考数据。

摘要:传统木构建筑的构件重要性对于整体结构状态的评估具有重要意义,为弄清楚传统木构建筑的构件重要性,开发了一种基于荷载修正的传统木构建筑构件重要性评价程序,基于荷载工况修正与荷载重分布修正重构了荷载分布矩阵,基于荷载施加构件修正改进了构件重要性计算方法。以典型传统木构建筑——保国寺大殿为例进行了数值模拟分析,并基于广义刚度评价了构件重要性,分析了各项修正对构件重要性的影响情况以及最终修正对构件重要性的结果变化率。结果表明:柱类构件的修正变化为-0.526%~2.192%；梁栿类构件的修正变化为-2.638%~50.598%；铺作类构件的修正变化为-12.763%~9.989%；槫类构件的修正变化为-7.586%~6.918%。保国寺大殿构件重要性排序:柱类>槫类>梁栿类>铺作类；修正后柱类、梁栿类重要性提高,铺作类、槫类重要性降低。可为传统木构建筑的结构状态评估和预防性保护提供参考。

摘要:大气颗粒物是潜在威胁遗址与文物的一种大气污染物,颗粒物沉降或吸附后覆盖文物表面细节,降低其审美价值,并带来进一步的物理或化学侵蚀。通过分析莫高窟开放洞窟(16窟、257窟)、非开放洞窟(320洞窟)和窟外大气中各粒径颗粒物(总悬浮颗粒物TSP、粗颗粒物PM₁₀和细颗粒物PM2.5)背景和典型沙尘天气质量浓度及其碳组分和水溶性无机离子组分含量,获得文物保存环境中大气颗粒物的质量浓度及化学组成。各观测季节内,非沙尘天气窟内TSP质量浓度介于48.4~60.0μg/m³,PM₁₀质量浓度介于13.3~61.3μg/m³,PM2.5质量浓度介于9.9~59.2 μg/m³。洞窟是否向公众开放对窟内颗粒物浓度水平和组成的影响不显著,开放和非开放洞窟颗粒物质量浓度的I/O比值多小于1,显示窟内颗粒物主要源于室外。窟内颗粒物化学组成中,地壳源矿物尘多占据主导地位,在沙尘频发的春季占比介于53.0%至80.7%之间,冬季占比介于17.1%~44.0%。其他化学组分中,细颗粒PM2.5中碳组分和总水溶性无机离子含量占比明显高于TSP和PM₁₀。冬季窟内PM2.5质量浓度低于春季,但碳组分和无机离子浓度值和含量占比均高于春季(除去春季16洞窟),冬季碳组分和无机离子含量占比高达60%,其中酸性组分含量占比和可达30%。对莫高窟大气颗粒物的控制不能忽视细颗粒浓度及其化学组成的潜在危害。

摘要:鸟类排泄物是造成石窟寺壁画、彩塑污染的主要因素之一,科学剖析鸟类排泄物对壁画的损害特征是此类污染物有效清除的前提。本研究利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、气相色谱-质谱联用(GC-MS)、X射线衍射(XRD)等方法分析了炳灵寺石窟壁画表面岩鸽排泄物成分,采用扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)、便携式显微镜、偏光显微镜(PLM)表征了鸟类排泄物对模拟壁画的微观损害特征。结果表明,岩鸽排泄物成分主要由尿酸、纤维素、多肽类有机物,以及以石英为主的无机盐组成。排泄物造成壁画覆盖污染、颜料层和地仗层侵蚀、颜料颗粒间原始粘附结构破坏,导致颜料层起甲、脱落,可溶盐活动及其他生物侵蚀。研究结果对于古代壁画的科学保护与修复具有指导意义。

摘要:近年来市场上推广用调湿建材搭建库中库,调控库房内湿度,减小空调的运行能耗。为验证调湿建材对文物库房湿度调控的应用效果,进一步降低文物库房中温湿度的波动,节约能耗,本实验分别用调湿建材和普通建材搭建库房,通过设置不同的空调系统开关场景,得到不同场景下两间库房各阶段的库房湿度并进行对比分析。结果表明用调湿建材搭建的库房内湿度更加均匀,同中心位置相关性达到0.8；在不同的空调开启场景下湿度变化都更加平缓,日波动均低于2%；并且开启间隔越短,调控效果越好。因此使用调湿建材搭建的库房对环境控制效果更好,结合适当的空调开启方式可起到一定的节能效果。本研究为文物库房的搭建节能和库房内空调的开启方式提供了较好的参考。

摘要:针对博物馆当前的环境监测方式无法全面感知温湿度空间分布的问题,本研究引入与数据同化(EnKF)算法相结合的计算流体动力学(CFD)模拟方法,以某博物馆的展厅空间为例,获得可视化的温湿度场仿真模拟结果,并结合藏品保护要求进行数据分析和相关讨论。经与实时监测数据对比,基于数据同化的CFD模拟准确性良好,误差在可接受范围内。本研究引入的技术方法实现了博物馆环境监测从“点监测”到“场监测”的转变,后续可为博物馆藏品预防性保护提供更加科学有效的技术支撑。

摘要:独乐寺观音阁内十一面观音像保存至今,泥胎存在裂隙、空鼓、脱落等病害。利用超景深三维显微镜、X射线衍射分析(XRD)、激光粒度分布仪等对观音像泥胎进行了材质分析。通过控制砂、纤维含量,分析泥塑试样的收缩性,并探索纤维含量对泥胎收缩性的影响规律。结果表明:观音像泥胎的制作原料取自当地,其中土颗粒粒径多在5~70 μm之间,约占总量的79.5%；主要矿物成分为石英和伊利石,还有部分钠长石和钾长石,以及少量的高岭石。粗泥层含砂量约为35%,麦草(麦秆及麦壳混合物)含量约6%~9%,长度大多在2 cm以下；细泥层含砂量约为30%,麻丝含量约2.1%,长度大多集中在2 cm。麦草和麻丝的加入对泥胎的收缩均能起到抑制作用。随着麦草含量的增加,抑制作用呈现先增大后减小的趋势,掺和6%的麦草抑制作用最好；添加麻丝可使试样的最终线缩率显著减小,但麻丝的多少对线缩率的减小幅度影响不大。观音像泥胎的原纤维配比就有很好的抑制收缩效果。本次研究获得了十一面观音像泥胎的材料组成信息,得出了纤维占比对泥胎收缩性的影响,为十一面观音像的修复与保护提供了参考。

摘要:本研究针对河南三门峡虢国墓地M2009出土的麻织品中的主要文物麻裤、麻褂的保护修复过程进行相对全面而细致的阐述。以保存现状和病害分析为依据,制定以物理方法为主的保护修复方案。采用从清理、清洁(包括消毒以及有针对性的清洁措施等)到平复修整、形制复原、包装与保存等一系列合理的修复程序和操作方法进行操作实施,使这批麻织品得到了很好的保护,为以后进一步研究提供了保障。同时,总结了这次文物修复过程中的经验,如对于结构疏松的麻织物清洗力度的把控度、平整定形中的要点,以及对于文物形制确定的再认识等,为进一步可能实施的保护修复保存了一手资料,也为麻织品文物的研究及保护修复提供了宝贵的参考经验。

摘要:透明类珠宝文物修复是当前文物修复保护的难题之一。由于该类文物透明度较高,因此对修复精度以及修复材料的透明度、渗透性等方面提出更高的要求。与之相对的是,当前透明类珠宝文物修复的研究较少,其修复往往仅是简单拼接,缺少一种可行的高精度修复方法和相应的修复材料。在文物修复理念的指导下,本工作以多种修复材料为样本,进行科学的模拟试验。从对接紧密度、透明度、渗透性等角度对修复材料进行多次测试评估后发现,Hxtal NYL-1(海克斯塔)的效果最为理想。而后,通过对比和研究当前破损文物的高精度修复方法,结合透明类珠宝文物特性,设计出一套以负压法原理为基础的透明类珠宝文物修复方法。这种方法能够强化修复材料的渗透能力,解决粘接、补配中的定位问题,通过研磨膏的打磨、抛光,能够进一步消除修复痕迹。最后,将这种修复方法和相应的修复材料成功应用于一件合浦汉墓出土的水晶、绿柱石串饰的修复,并达到了预期的修复效果,进一步验证了这种透明类珠宝文物修复方法的可行性和科学性。

摘要:补纸选配是古籍修复中的重要环节,但其伸缩性尚未引起足够重视。古籍修复补纸均为传统手工抄制,浸水后强度较低。按现行国家标准浸湿法检测补纸伸缩性时易产生撕裂、变形等问题,适用性较差。本研究探讨了一种古籍修复补纸的伸缩性检测方法——喷润法。利用水分检测仪对补纸相对含水量进行测定,从测量时间和可操作性的角度验证了该方法的可行性。通过十余种常用补纸的伸缩性检测结果发现,喷润法与浸湿法所得结果具有较好的一致性。随后探讨了古籍书叶伸缩性检测的适用性,并结合具体案例,建议在修复前分析古籍书叶与补纸的伸缩性匹配度。喷润法有效避免了补纸浸湿后的拉伸变形或破裂,既适用于古籍修复补纸,也适用于古籍书叶的无损检测,可为古籍修复策略的制定提供科学依据和参考。

摘要:色谱和质谱联用技术是有机物常用的一种分析方法,在文物保护与考古残留物研究等方面的应用已有几十年的发展。色谱与质谱联用分析样品时,需要对样品进行水解提取、衍生化等前处理,这个过程较繁琐,且耗时长,另外在样品处理过程中还有样品流失的情况发生。因此,现在一般采用热裂解-气相色谱/质谱联用技术(pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry,Py-GC/MS)来分析有机质样品。Py-GC/MS在分析样品时有如下优势:无需对样品进行前处理,样品可直接进行热裂解分析,操作比较简单；灵敏度高,能实现多组分混合有机样品识别；需要样品量很少,可满足文物样品微损分析检测的要求。因此,该方法在文化遗产保护和考古有机残留物识别鉴定中发挥了重要的作用。

摘要:烫样是研究清代皇家建筑的珍贵文物,为配合文物信息数字化工作的开展,针对烫样数据的采集和处理方法进行了深入研究。在综合考虑多种数据采集方法的特点及烫样数字化记录的难点后,选择使用手持式三维扫描仪与多视角三维重建技术相结合的方式来进行烫样的基础数据采集,并通过实践总结出了一套完整的数据采集和处理工作流程。与此同时,针对成果可能的应用方式做了些许尝试,且为数据的后期维护与进一步利用拟定了数据管理系统的建设方案。