论文部分内容阅读
文物材料是历史学家、人类学家、考古学家深入研究文物历史和美学价值内涵的重要佐证,文物材料的基本属性,构成了博物馆和文化遗产层面上丰富精美的各种艺术品,以及关于古遗址、古建筑和历史纪念地的研究和讨论。文物材料的稀缺性和不可再生性敦促人们长久以来,执着地寻求真伪品质鉴别方法和合适的文物保存环境质量评价方法,力求通过文物微环境监测和控制实现对文物预防性保护,减缓文物材料的劣化。
本文采用分子光谱,包括衰减全反射红外光谱、激光拉曼光谱和近红外光谱等无损分析技术,探索能直接应用于文物材料鉴别和检测的实用分析技术。针对应用广泛的纤维质类文物材料,如棉、麻、桑蚕丝、柞蚕丝、羊毛、天然木材、纸张等,利用分子光谱无损地研究文物材料的化学组成和分子结构特征,实现对纤维质材料的完全无损鉴别。通过自制老化装置和分子光谱技术,并结合化学计量学方法研究紫外光、热和羰基污染物等环境因素对文物材料劣化影响的评价方法,发现老化机理和规律,探索预防性保护文物的方法。剖析了棉、麻、桑蚕丝、柞蚕丝、羊毛等材料的分子结构。通过研究光谱采集条件、光谱预处理方法、荧光背景校正方法,结合化学计量学方法中模式识别方法,分别对宣纸原料、明代宣纸和现代宣纸、桑蚕丝和柞蚕丝、棉和麻、天然木等文物材料进行光谱数据分析,通过主成分分析方法鉴别相似材料,比较材料在不同特征光谱区间分类差异。为探索分子光谱用于现场快速评估文物材料劣化方法,选择生丝、书画印章和中国画颜料为对象,进行紫外辐照实验,采用便携式拉曼光谱检测辐照前后样品光谱变化,探索当材料因环境作用无明显外观变化下文物出现初始劣化的检测方法。
本文以丝织品为例,利用衰减全反射傅立叶变换红外光谱在分子结构分析中的高灵敏性,研究蚕丝纤维因光、热物理因素引发的基团特征谱峰位移、谱峰数量和强度变化,纤维结晶度变化,分析丝织品劣化过程分子结构变化特性和趋势,结合扫描电镜和电子顺磁共振等表征,分析讨论丝织品劣化机理和规律性,探索环境因素对文物材料影响作用的无损分析方法。在此基础上,利用聚类分析和主成分分析,研究基于光谱数据快速直观分析材料劣化过程和老化各阶段分子结构突变。研究蚕丝纤维光谱数据与宏观物理量色差拉伸强力相关性,分析引起纤维劣化过程变色和拉伸强力下降的最相关特征分子基团光谱区间。进一步在不同特征光谱区间采用主成分回归和偏最小二乘回归建模,探索研究材料劣化过程无损光谱检测,分析预测宏观物理性质变化,为建立分子光谱无损定量评价蚕丝纤维老化程度奠定基础。
本文针对文物微环境羰基污染物对各类文物的严重危害性,初步研究博物馆最常见羰基污染物甲醛、甲酸和乙酸对蚕丝纤维分子结构影响作用,基于三种羰基污染物红外光谱数据进行主成分分析,探索不同污染物对蚕丝纤维分子结构影响作用。基于目前博物馆文物藏展微环境缺乏合适微量气体检测技术,以及文物微环境具有空间小、污染物浓度限值低的特点,以液体萃取分离常用微孔膜为载体,通过在微孔膜上负载特殊吸附剂,使空气中微量羰基污染物被选择性吸附并与吸附剂中有效成分发生衍生化反应,通过在微孔膜内充填对被测污染物衍生产物具强化学亲和力萃取剂,使衍生物连续进入萃取剂相富集,结合高效液相色谱进行分离分析,研究污染物被检测浓度与空气浓度的相关性,实现对微量空气污染物的分析检测。探索研究壳聚糖膜自动采集微量甲醛气体方法,结合红外光谱分析和化学计量学方法,建立壳聚糖膜红外光谱与微量甲醛定量关系模型。