纖維質類文物材料無損分子光譜鑒別及其環(huán)境影響評價研究_9560.pdf

1、文物材料是歷史學家、人類學家、考古學家深入研究文物歷史和美學價值內涵的重要佐證,文物材料的基本屬性,構成了博物館和文化遺產(chǎn)層面上豐富精美的各種藝術品,以及關于古遺址、古建筑和歷史紀念地的研究和討論。文物材料的稀缺性和不可再生性敦促人們長久以來,執(zhí)著地尋求真?zhèn)纹焚|鑒別方法和合適的文物保存環(huán)境質量評價方法,力求通過文物微環(huán)境監(jiān)測和控制實現(xiàn)對文物預防性保護,減緩文物材料的劣化。
　　 本文采用分子光譜,包括衰減全反射紅外光譜、激光拉曼

2、光譜和近紅外光譜等無損分析技術,探索能直接應用于文物材料鑒別和檢測的實用分析技術。針對應用廣泛的纖維質類文物材料,如棉、麻、桑蠶絲、柞蠶絲、羊毛、天然木材、紙張等,利用分子光譜無損地研究文物材料的化學組成和分子結構特征,實現(xiàn)對纖維質材料的完全無損鑒別。通過自制老化裝置和分子光譜技術,并結合化學計量學方法研究紫外光、熱和羰基污染物等環(huán)境因素對文物材料劣化影響的評價方法,發(fā)現(xiàn)老化機理和規(guī)律,探索預防性保護文物的方法。剖析了棉、麻、桑蠶絲、柞

3、蠶絲、羊毛等材料的分子結構。通過研究光譜采集條件、光譜預處理方法、熒光背景校正方法,結合化學計量學方法中模式識別方法,分別對宣紙原料、明代宣紙和現(xiàn)代宣紙、桑蠶絲和柞蠶絲、棉和麻、天然木等文物材料進行光譜數(shù)據(jù)分析,通過主成分分析方法鑒別相似材料,比較材料在不同特征光譜區(qū)間分類差異。為探索分子光譜用于現(xiàn)場快速評估文物材料劣化方法,選擇生絲、書畫印章和中國畫顏料為對象,進行紫外輻照實驗,采用便攜式拉曼光譜檢測輻照前后樣品光譜變化,探索當材料因

4、環(huán)境作用無明顯外觀變化下文物出現(xiàn)初始劣化的檢測方法。
　　 本文以絲織品為例,利用衰減全反射傅立葉變換紅外光譜在分子結構分析中的高靈敏性,研究蠶絲纖維因光、熱物理因素引發(fā)的基團特征譜峰位移、譜峰數(shù)量和強度變化,纖維結晶度變化,分析絲織品劣化過程分子結構變化特性和趨勢,結合掃描電鏡和電子順磁共振等表征,分析討論絲織品劣化機理和規(guī)律性,探索環(huán)境因素對文物材料影響作用的無損分析方法。在此基礎上,利用聚類分析和主成分分析,研究基于光譜數(shù)

5、據(jù)快速直觀分析材料劣化過程和老化各階段分子結構突變。研究蠶絲纖維光譜數(shù)據(jù)與宏觀物理量色差拉伸強力相關性,分析引起纖維劣化過程變色和拉伸強力下降的最相關特征分子基團光譜區(qū)間。進一步在不同特征光譜區(qū)間采用主成分回歸和偏最小二乘回歸建模,探索研究材料劣化過程無損光譜檢測,分析預測宏觀物理性質變化,為建立分子光譜無損定量評價蠶絲纖維老化程度奠定基礎。
　　 本文針對文物微環(huán)境羰基污染物對各類文物的嚴重危害性,初步研究博物館最常見羰基污染

6、物甲醛、甲酸和乙酸對蠶絲纖維分子結構影響作用,基于三種羰基污染物紅外光譜數(shù)據(jù)進行主成分分析,探索不同污染物對蠶絲纖維分子結構影響作用。基于目前博物館文物藏展微環(huán)境缺乏合適微量氣體檢測技術,以及文物微環(huán)境具有空間小、污染物濃度限值低的特點,以液體萃取分離常用微孔膜為載體,通過在微孔膜上負載特殊吸附劑,使空氣中微量羰基污染物被選擇性吸附并與吸附劑中有效成分發(fā)生衍生化反應,通過在微孔膜內充填對被測污染物衍生產(chǎn)物具強化學親和力萃取劑,使衍生物連