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木材科技新成果之二:納米新技術助力木質、紙質文物益壽延年

媒體:中國木材工業  作者:勞萬里
專業號:鄧侃 2022/3/7 8:15:51

一、木質、紙質文物修復的意義

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

木質和紙質文物是文物的重要類別,大多文物年代久遠,經過歷史的洗禮,已出現這樣那樣的問題。木質文物一般 泛指古代遺存下來的木、竹制品,大至木結構建筑、船只、佛像,小至生活用品、工藝品等。腐朽是危及木質文物壽命的主要原因之一,腐朽導致木質文物遭到破壞,嚴重的甚至影響其力學強度。紙質文物是由紙及寫印色料所構成的文物,包括字畫、書籍、檔案、報刊等。質地脆弱,紙張酸化是導致紙質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、文物保護和修復面臨的問題

當前了解到木質、紙質文物保護修復多從傳統技藝上入手,從事修復工作的人員多為有經驗的工匠師傅。雖然傳統技藝對修復文物有盡善盡美的作用,但從事修復工作的人群非常之少,且修復效率不高,不足以支撐起龐大的木質、紙質文物保護和修復工作。導致部分文物得不到及時保護和修復,而造成不可逆轉的損失。因此,文物保護和修復工作不能完全依靠傳統工藝,而要將傳統技藝和現代科學技術手段相結合,用現代新材料、新設備、新方法等助力木質、紙質文物保護和修復工作,提高修復效率的同時最大限度還原文物的原貌。

三、納米新技術應用于文物修復

        木質文物和紙質文物的共同點是它們都含有大量的纖維素、半纖維素和木質素,它們都可能成為微生物和昆蟲的養料,木材和紙張一旦遭受這些菌、蟲的侵蝕就會產生變色、腐朽和壞損。日前,筆者了解到,中國林業科學研究院木材工業研究所盧蕓研究員團隊利用從木材細胞壁中分離獲得的納米纖維素為主要原料,研發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定均勻地附著在木質材料細胞壁、細胞腔內,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胞壁進行加固,得到防腐性能穩定且不易受力破壞的防腐加固木材。此外,團隊還獨立研發了多種配方的納米纖維素封護液,可對木材依分類進行涂刷或浸漬處理,可有效提高木材的尺寸穩定性、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文物防腐和加固,以及飽水木質文物的修復方面等具有廣闊的應用前景。

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紙質文物通常會受外在因素的影響造成局部破壞或者形成內部自降解的區域,為避免損壞的進一步發展,穩定和修復歷史紙張是一項非常重要工作。但現有紙張穩定和修復多采用膠黏劑,環保和穩定性方面存在一定問題。鑒于此,盧蕓研究員團隊利用從木材細胞壁分離的納米纖維素開發研制了一類新型紙張穩定劑,通過沒有膠黏劑添加的納米纖維素懸浮液來實現機械損傷和紙張脆弱區域的加固處理。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異。該技術實現了紙質文物被與其自身原料纖維素結構和性能極其相似的純物質材料穩定修復。因此,納米纖維素是非常有前景的紙質文物穩定和修復材料。上述技術獲得國家授權發明專利3件。

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四、結語

        木質文物和紙質文物集歷史價值、藝術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。由于木質材料自身的特異性,作為一種天然生物質材料,本身耐久性差,易受自然因素(物理、化學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,木質和紙質文物既珍貴又脆弱,作為一種極特殊的一次性資源,必須要對其進行保護。木質文物防腐和加固技術以及紙質文物的穩定和修復技術可以最大程度對保留木質、紙質文物攜帶的歷史和文化信息。文物保護和修復任重而道遠,傳統手工工藝和從業人數不足以支撐起龐大的木質、紙質文物保護和修復工作,必須將傳統技藝和現代科學技術手段相結合。隨著納米科學技術的發展,納米纖維素作為與木質、紙質文物原料結構和性能極其相似的純物質材料,在木質、紙質文物修復和保護中存在天然的優勢。納米纖維素新技術將引領木質、紙質文物修復和保護技術的新革命。

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