1 北京科技大学科技史与文化遗产研究院, 北京 100083
2 中国文化遗产研究院, 北京 100029
3 包头市五当召综合保障中心, 内蒙古 包头 014070
报道了X射线衍射光谱、 拉曼光谱、 红外光谱、 高光谱等多种光谱技术在五当召剌弥仁殿壁画制作材料与工艺研究中的应用。 五当召位于包头市阴山山脉腹地, 是内蒙古地区现存规模最大的格鲁派召庙, 剌弥仁殿是其六大经殿之一。 殿内壁画具有清代以来藏传佛教壁画的鲜明特点, 但受多种病害影响, 亟需保护修复。 使用多种光谱技术对壁画各结构层材质进行分析, 了解其制作工艺, 为壁画保护修复提供依据。 X射线衍射及激光粒度分析结果表明, 壁画泥质地仗的物相组成以石英、 钠长石、 方解石为主, 比例与当地生土基本一致, 仅通过物理筛分和掺加不同植物纤维的方式区分粗、 细泥层。 拉曼光谱分析结果表明, 壁画所用颜料有朱砂、 铅丹、 巴黎绿、 群青、 铬黄等, 后三种人工颜料于19世纪中后叶进入中国; 结合相关文献档案, 可推断壁画的绘制时代。 红外光谱结合色谱、 质谱联用技术分析结果表明, 壁画颜料层胶结材料是动物胶, 表面涂层是一种干性油薄膜, 但油料来源与加工工艺的判断仍需要更多的线索。 壁画纸张上的红色藏文印记通过高光谱成像技术提取后, 经最小噪声分离和波段运算处理, 文字的可识读性大幅提高。 针对复合材质类文物, 多种光谱分析技术的联合应用可以较为全面地揭示其结构、 材料、 影像等多元信息, 是目前深入研究彩绘类文物的基本手段。
五当召 壁画文物 光谱分析 Wudang Lamasery Mural Spectroscopic techniques 光谱学与光谱分析
2023, 43(9): 2849
1 北京科技大学科技史与文化遗产研究院, 北京 100083延安市文物研究院, 陕西 延安 716000
2 北京科技大学科技史与文化遗产研究院, 北京 100083
水溶性的丙烯酸酯乳液是文物领域常用的保护材料, 多用于壁画、 彩画、 骨质文物、 漆木器文物的加固和粘接。 使用最广泛的丙烯酸酯乳液类文物保护材料是由原罗门哈斯公司生产的Primal系列。 商品材料如PrimalAC33、 SF016、 B60A、 WS24和MC76等在国内外的文物保护修复实践中应用较多, 但文献报道大多数是直接购买使用的修复案例, 缺乏较为系统科学的性能评价研究。 针对5种常用的Primal系列丙烯酸酯乳液文物保护材料的湿热老化性能和光老化性能开展研究, 通过微观形貌、 色差和光泽度等分析比较其耐老化性能, 采用红外光谱追踪光老化过程中的分子结构变化和吸收峰强度, 阐释其降解机理。 实验结果表明, WS24和B60A的耐湿热性能较好, SF016耐湿热性能最差; AC33的颜色和失光率变化最明显。 光老化测试发现, 紫外光照射过程中所有的材料均发生了断链反应, 另外AC33与MC76有内酯生成。 经过4 200 h光老化后, AC33、 SF016、 B60A和MC76的羰基指数（CI）均有不同程度的增大, 羰基吸收峰强度（Dt）降低了10%～15%。 WS24的羰基指数下降非常迅速, 羰基吸收峰强度降低了53%, 是5种材料中耐光老化性能最差的。 综合评价认为, B60A的耐光老化性能、 耐湿热性能均较好, 是Primal系列中耐老化性能最优的丙烯酸酯乳液文物保护材料。
丙烯酸酯乳液 老化机理 文物保护 红外光谱 Primal Primal Acrylate emulsions Aging mechanism Cultural relics conservation FTIR 光谱学与光谱分析
2023, 43(7): 2181
1 北京科技大学科技史与文化遗产研究院, 北京 100083
2 中国国家博物馆文保院, 北京 100079
铁质文物是我国文化遗产的重要组成部分。 由于化学性质较为活泼, 铁质文物易发生腐蚀劣化。 锈蚀产物对铁质文物的稳定性有较大影响, 因此判断铁质文物锈蚀产物的组成特征, 对于铁质文物稳定性评估具有重要意义。 以赤铁矿（α-Fe2O3）, 磁铁矿（Fe3O4）, 四方纤铁矿（β-FeOOH）三种铁质文物的锈蚀产物为研究对象, 采用拉曼光谱成像结合主成分回归法（PCR）和偏最小二乘法（PLS）, 同时结合多种预处理方法, 构建了两组二元混合锈蚀（α-Fe2O3+Fe3O4, α-Fe2O3+β-FeOOH）的定量模型。 结果表明, 对于α-Fe2O3+Fe3O4二元体系, PCR和PLS算法构建模型的定量效果基本一致, α-Fe2O3和Fe3O4的PLS定量模型结果均表明, 一阶导数+Savitsky-Golay（S-G）平滑（9）条件下建模效果最好。 对于α-Fe2O3+β-FeOOH二元体系, PLS方法所构建模型优于PCR方法, α-Fe2O3和β-FeOOH的PLS定量模型结果均表明, MSC+S-G平滑（5）条件下建模效果最好。 研究结果为定量评估铁质文物锈蚀产物的化学稳定性提供了有效方法。
Raman imaging 拉曼成像 Iron artefacts 铁质文物 Corrosion products 锈蚀产物 Quantitative analysis 定量分析 Partial least square 偏最小二乘法 光谱学与光谱分析
2023, 43(7): 2166
北京科技大学科技史与文化遗产研究院, 北京 100083
Paraloid(乳胶粘合剂)是一系列丙烯酸树脂的商品名称, 是文物保护领域中最常用的保护材料之一, 主要用于文物的加固、 封护和粘接, 适用文物材质范围非常广泛。 其中以Paraloid B-72最具代表性, 在国内外的文物保护中被大量使用, 相关的应用案例、 性能评价及其老化机理研究都有较多报道, 而Paraloid系列的其他产品却鲜有关注, 在国内应用较少, 老化性能研究尚未开展工作。 该研究系统评价了Paraloid B-72, Paraloid B-44, Paraloid B-48N和Paraloid B-67的光老化性能, 采用红外光谱跟踪紫外辐照3 864 h过程中Paraloid材料分子结构变化, 对光老化机理进行了深入解析和半定量评测。 结果显示, 4种Paraloid系列丙烯酸树脂材料中, B-72老化前后颜色和光泽度均没有发生明显变化, B-48N和B-67老化前后色差较大, B-44光泽度降低最多。 丙烯酸树脂老化过程中高分子材料内部发生断链反应以及一定程度的交联反应, 表现在主要官能团吸收的减弱和羰基指数(CI)的增加。 根据主要官能团吸收峰C=O相对强度的半定量分析结果反映出, B-72的光稳定性最好, B-48N和B-44略优于B-67, 但与B-72相比差距较大。 B-67可能是由于异丁基上的叔氢键能较低, 易吸收光能量后产生自由基氧化反应, 因此耐光老化性最差。 综合评定4种Paraloid系列丙烯酸树脂的光老化性能, B-72在4种材料中光稳定性最好, 其次是B-44和B-48N, 最不适宜作为户外文物保护材料的是B-67。 研究结论有望为一线文物保护工作者在选择Paraloid丙烯酸树脂作为保护材料时提供一定的科学参考。
Paraloid产品 丙烯酸树脂 光老化机理 文物保护 Paraloid products Acrylic resin B-72 UV aging mechanism Art conservation science B-72 光谱学与光谱分析
2022, 42(7): 2175
1 北京科技大学冶金与材料史研究所, 北京 100083
2 UCL Institute of Archaeology, London, WC1H 0PY, UK
3 河南省文物考古研究院, 河南 郑州 450000
三门峡虢国墓地出土铁刃铜器是中原地区较早的用铁证据。 利用金相显微镜、 扫描电子显微镜—能谱仪(SEM-EDS)、 电子探针(EPMA)等多种方法, 对三门峡虢国墓地M2009出土的3件铁刃铜器进行了科学检测分析。 结果显示, 铜骹铁叶矛(STG001)铁质部分可见硅酸盐与氧化亚铁共生夹杂, 且沿着加工方向拉长, 其材质为块炼铁。 铁刃铜削(SGT002)和铜内铁援戈(SGT003)残留铁金属颗粒中均检测出较为显著的Ni和少量Co, SEM-EDS线扫描分析显示Ni和Co在各相之间存在高低交错的分布特征, 判断其材质为陨铁, 其Ni含量处于铁陨石ⅢC和ⅢD之间, 原始结构应属极细粒八面体铁陨石(Off)或无纹铁陨石(Ataxite)类型。 样品STG001和SGT002铜质部分均保留较为典型的锡青铜铸造组织形态, 基体为已腐蚀的α固溶体, 残余(α+δ)固溶体均匀分布, 铜铁结合处无明显的晶粒变形和再结晶现象, 显示该区域未经历铸后的冷热加工。 由此推断, 铁刃部分应是先锻打加工成形后, 嵌入铸造铜质部分的组合陶范, 通过铸接的方式与铜质部分紧密结合而形成铜铁复合器物。 简要梳理了中国早期铁金属的使用证据, 指出陨铁和人工冶铁制品在虢国墓地的同时出现, 显示了该时期在研究中国铁冶金技术起源和传播中的重要地位。 西北地区在早期块炼铁技术传播中扮演了重要角色, 而生铁技术在中原地区的产生则与商周青铜铸造技术传统关系密切。
冶金史 铜铁复合器 陨铁 块炼铁 中国冶铁起源 History of metallurgy Bronze-iron bimetallic object Meteoric iron Bloomery iron Origin of iron metallurgy in China 光谱学与光谱分析
2019, 39(10): 3154
