繁峙公主寺位于山西省五台山地区, 是明清时期集宗教场所与民众娱乐于一体的建筑遗存。 寺内壁画与彩塑绘制精巧, 尤其是大雄殿四壁壁画场面宏大, 构图严谨, 色彩鲜明, 是保存较为完整的明代水陆壁画精品。 目前公主寺壁画存在部分画面漫漶不清、 出现裂隙的情况, 通过实地考察与科技分析, 不仅可以揭示水陆壁画使用的原料和工艺, 也为日后开展修复材料的筛选与文物本体的保护工作提供一手资料。 研究运用显微镜观察(OM)、 拉曼光谱(RAM)、 红外光谱(FTIR)、 激光粒度分析(LPSA)、 X射线衍射(XRD)、 X射线荧光光谱法(XRF)、 扫描电镜能谱分析(SEM-EDS)及热裂解气相色谱质谱分析(Py-GC/MS)等多种科技手段, 对公主寺壁画制作材料及工艺进行分析研究。 实验结果显示: 壁画使用传统工艺绘制, 以土坯砖墙作为支撑体, 地仗层分为粗泥层与细泥层, 再涂刷一层打底的白粉层, 最后绘颜料层。 支撑体、 地仗用土与当地土样的成分相似, 整体颗粒粒径分布均以粉粒为主, 细泥层砂粒含量较粗泥层偏高, 粗、 细泥层分别掺有麦秸、 麻纤维等加筋材料。 尤其是通过红外光谱分析发现白粉层材料为高岭土； 应用拉曼光谱结合SEM-EDS分析确定了壁画所用的颜料, 蓝色为蓝铜矿(2CuCO3·Cu(OH)2), 白色为铅白(2PbCO3·Pb(OH)2), 绿色为人造氯铜矿、 羟氯铜矿(Cu2(OH)3Cl), 红色、 黄色与粉色颜料的显色物质为朱砂(HgS)、 铁红(Fe2O3)、 铁黄(FeO(OH))、 铅丹(Pb3O4)与铅白, 存在混合颜料进行调色的现象； 另外, 应用热裂解气相色谱质谱分析进一步辨别黑色颜料, 根据多环芳烃的相对含量对比结果与检出的松科类植物燃烧产物, 判断其为松烟墨, 同时确定了壁画绘制添加的胶结材料为动物胶。 该结果为公主寺壁画艺术研究提供更多原始信息, 丰富了对明代山西水陆壁画制作材料与工艺的科学认知。

长城是世界文化遗产，长城灰浆是其保护修缮中的关键材料。本研究通过X射线荧光光谱分析、X射线衍射分析、热重分析、场发射扫描电镜、傅里叶红外光谱分析等对延庆及怀柔地区长城砌筑灰浆以及延庆长城不同部位灰浆的成分组成、晶体结构、微观形貌等进行系统剖析。结果表明，延庆和怀柔地区长城砌筑灰浆成分差异较大，怀柔灰浆中Mg、Si和有机物含量远高于延庆灰浆，这是由于怀柔灰浆石材原料中可能含有较多的菱镁矿，而且怀柔灰浆中含有少量的砂子。两地砌筑灰浆中均含有糯米，糯米使CaCO3晶粒尺寸变小，结构更致密。同一地区不同部位和用途的灰浆组成也存在差异:灌浆灰浆与其他种类的灰浆差异较大，含有较多的砂子和石子，石缝灰浆中含有少量的细砂；路面砌筑灰浆碳化不充分，含有少量的Mg(OH)2和Ca(OH)2；砖砌筑、勾缝、路面砌筑灰浆中检测到糯米的存在，灌浆和石缝灰浆中未检测到糯米。本研究将为长城修复灰浆的配制提供理论依据。