青铜也有“癌症”?解密河南文物“抗癌”黑科技

通过化学、物理、生物等多种手段,将损毁的文物复原,无异于一次重生,而这背后蕴含的便是科技感十足的“技”。11月…

通过化学、物理、生物等多种手段,将损毁的文物复原,无异于一次重生,而这背后蕴含的便是科技感十足的“技”。11月4日晚间,央视考古文博类节目再“上新”,8集《重生技》节目在央视九套播出,每日一期,讲述8件宝藏文物的8种修复技艺。

6日晚间,《重生技》讲述青铜抗癌技,解密青铜器的“抗癌”疗程,针对青铜器的“癌症”(粉末状锈蚀),河南省文物考古研究院科技保护中心通过先进手段,借力打力,保证青铜器的健康。

大河报·豫视频记者采访到河南省文物考古研究院副院长、河南省文物科技保护中心主任陈家昌研究员,了解馆藏脆弱青铜器的“抗癌大法”。

央视考古文博类节目再上新

《重生技》展示文物保护“黑科技

“很多文物在与自然环境接触的那一刹那,就损毁了”,就像人一样,可能会有老年病。在《重生技》的先导宣传片里,文物病害这一问题被摆出来,如何使用科技的手段,让大家看到看不见的东西?《重生技》将用8集的篇幅,去讲述化学、物理、生物等多种修复破损文物的方式方法。

陈家昌说,提起这个节目,要从去年的“5·18国际博物馆日”说起。当时,由国家文物局和北京市人民政府联合主办的“万年永宝——中国馆藏文物保护成果展”在首都博物馆开幕,展览分为“万年”“慧眼”“巧手”“芳华”“永宝”五章,全面展现馆藏文物保护的中国理念和中国方案。

该展览也被观众称之为“有温度的文物研究、了不起的文保科技、有灵魂的工艺复原”。当时,国家文物局科技司与中央电视台纪录片拍摄单位达成了初步意向,由科技司推荐国内8-9个在文物保护方面成绩比较突出、影响比较大的单位,每个单位出一个类别的文物保护案例,向大众推广、普及科技在文化遗产保护领域所作出的成绩。

“河南省文物科技保护中心是其中的一员,推介在青铜器抑制粉末状锈蚀问题方面的科技成果。”陈家昌说,国家文物局科技司也想通过该纪录片,更全面地展示文物保护工作,展示十年来我国馆藏文物科技保护方面取得的重大突破。

粉末状锈蚀是青铜器“癌症”

可能很多人还不知道,我们在博物馆内看到的青铜器,并不是它最初的模样。在古代,青铜器在铸造成型时,外观是金黄色的,所以钟鼎等青铜礼器也被古人称作“吉金”。

但是,由于在多次使用和长期埋藏过程中青铜器的逐渐氧化,墨绿色的铜锈才在青铜器上“着床”、扩散,逐渐成为今天大家所看到的样子。

“当绿色的铜锈被含氯有害物质侵蚀后,在外部潮湿环境条件下,青铜器的锈蚀就会逐渐变成粉末状,并能够传染并扩散至青铜器每个角落,造成器物粉化、溃烂,这就是考古界所说的“青铜病”。

陈家昌说,粉末状锈蚀危害性很大,只要一个青铜器有了,周围的青铜器就会被传染。更为严重的是,在某些极端条件下,比如酸性、潮湿环境中,粉状锈的扩散蔓延就会由点及面地加速扩散,最终导致青铜器出现穿孔、大面积粉状乃至溃散等问题。这样一来,青铜器就保不住了,因此,业界又称粉末状锈蚀为青铜器的瘟疫。

他说,西方的专家学者早在十九世纪末,就注意到了这种能够迅速发展并能蔓延到相邻的器物上的锈蚀,其最终能导致整个器物的酥粉、毁溃。当时人们认为这种腐蚀是由于细菌或霉菌造成的,并能像人们得传染病一样可以迅速扩散、传染,由此称之为“青铜病”。

当时的化学家、生物学家针对这一问题开展了很多研究。研究分析的结果是,可能其中含有微生物,当时做了一些基本实验,用消毒水、火烧等方式,发现传染性会减弱,但病情随后会有反复。为此,生物学家分析,肯定是有生物作用在里面。

到了20世纪初期,电化学发展起来后,电化学专家分析,粉末状锈蚀应该是电化学腐蚀导致的,并且发现了氯元素在其中起着至关重要的作用。这样一来,电化学腐蚀将生物病害的观点压下去了,电化学腐蚀理论逐渐取代了青铜器微生物腐蚀的观点。

直到最近一二十年,随着生物学的持续发展,业内又把目光投向微生物方面,生物腐蚀被重新提起。

陈家昌说,业内认为微生物对青铜器材料的腐蚀作用被低估了。为此,从2020年起,他们开始与河南农大生物学研究团队进行合作研究,发现粉末状锈蚀中存在相关的菌类。

“针对青铜器粉末状锈蚀,历史上的争论,都有一定的合理性。”他说,最新的研究结果表明,这样的青铜病,是在特定条件下生物学作用、电化学作用、化学作用导致的青铜锈蚀粉末化,尤其是在潮湿的酸性环境中发展得更快。

运用金属配合物材料

提高青铜器免疫力

那么,如何有效治疗青铜器的“癌症”?目前河南省文物科技保护中心已经开发出了针对粉状锈的有效修复方法。陈家昌说,既然找出了病因,将作用的机理搞清楚了,他们就可以对症下药了。

要治疗粉状锈,就要提高青铜器的免疫力,引入保护性材料。他说,他们开发出了新的保护材料,能够和青铜器产生很好的结合,不仅让粉状锈强度得到提高,而且稳定性也要相应提高。

“粉状锈中很关键的一个元素是氯,我们首先要做的就是把氯元素给稳定住。”他说,同时将粉末状锈蚀块状化进而提高其物理强度。那么,在文物操作层面,选择的保护材料和粉状锈能否有效结合,能否有效渗透到粉状锈中去,和氯元素发生结合反应,使得氯元素不再成为粉状锈的诱因,他们就关注到了金属配合物这一类的材料。

陈家昌说,这类材料有很好的性能,渗透性好,与氯元素有很好的结合能力,结合后的生成物与青铜器也有很好的匹配性能。

除了在青铜器上取得了研究、应用上的成功外,他们还成功拓展了金属配合物材料的应用面。最近这种材料在三星堆出土的饱水糟朽象牙保护方面也取得了成功。他说,三星堆象牙出土后,在脱水干燥过程中会发生崩解,他们目前已经做了多根象牙的修复,成功加固了三星堆出土的糟朽象牙。

最近五年,这种金属配合物材料,在云冈石窟也获得了应用。针对砂岩风化雕塑方面,通过多年的实验,新材料取得了不错的效果,目前还在持续监测中。

青铜器保护再有开创性突破

文物修复保护需要科技的支撑

陈家昌说,不能简单地认为传统技艺能修复文物存在的所有问题。科技是第一生产力,今后考古事业的发展,不能忽视科技平台的建设、科技手段的应用及保护新材料的研发。在这方面,河南省文物科技保护是走在全国前列的。

河南省文物考古研究院在干缩变形木质文物润胀复原关键技术研究方面,目前也处于国内领先的地位。他说,该技术主要针对我国考古出土木质文物存在的常见病害——干缩变形,根据木材纤维素所具有的润胀特性,研制出了适宜不同种类干缩木质文物复原的“活性碱”润胀材料,解决了长期以来困扰文物保护研究领域的难题。

2009年南京宋代大报恩寺遗址的考古发现,是当时一个轰动性新闻。大报恩寺出土了迄今为止世界上唯一一枚的佛头骨舍利,同时还出土了世界上最大的檀香木阿育王塔。而当时的阿育王塔,就因为木质干缩变形,出现了散架损毁的现象。干缩变形木质文物润胀复原关键技术,便成功应用在了阿育王塔上面,目前修复后的阿育王塔成为了南京市博物馆的镇馆之宝。

陈家昌说,最近他们还取得了一个开创性的突破,在河南省文物考古研究院牵头承担的国家重点研发计划项目“馆藏青铜器关键保护技术研究”中,该团队和郑州大学材料学院合作,针对脆弱青铜器顽固锈的去除问题,研发出了智能自剥离除锈凝胶。

青铜器除了上面提到的粉末状锈蚀外,还有一种比较结实的锈。这种锈掩盖了大量历史信息,需要被清除掉。以前传统的手法是拿凿子、刀子进行物理性的清除,或者将锈蚀泡软了,再进行处理。只不过,这些方法清除得都不是太彻底。

除锈凝胶,则是在青铜器锈蚀表面抹一层凝胶,像是给青铜器贴了一层创可贴。这是一种自剥离凝胶,过了一段时间,用热吹风一吹,或者紫外线一照,就会脱落下来。

这也就意味着,河南在青铜器锈蚀处理方面又迈出了一大步,这项新技术的应用将为我国脆弱青铜器顽固锈的去除带来革命性的变化。

大河报·豫视频记者 刘瑞朝

来源: 大河报

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