CB脆弱性硅酸盐质文化遗产保护关键科学与技术基础分析研究 .docx

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1、精品名师归纳总结工程名称：脆弱性硅酸盐质文化遗产爱惜关键科学与技术基础争辩首席科学家：罗宏杰 中国科学院上海硅酸盐争辩所起止年限：2021.1-2021.8依靠部门：上海市科委国家文物局中国科学院一、关键科学问题及争辩内容一 关键科学问题1. 病害形成规律及文化遗产损毁机制硅酸盐质文化遗产的病害主要包括埋藏、挖掘以及储存等过程中产生的病害。其中，埋藏环境与储存环境及病害进展过程的试验室强化模拟将是病害形成机制争辩的难点。如何快速、精确猎取陶制彩绘文物的埋藏环境、猎取壁画内外环境因素（见下图），并依据这些环境因素设计搭建多环境因素耦合试验室模拟装置都是争辩的关键。壁画内：水 、 可 溶 性 盐等

2、壁画外：温 度 、 湿 度 、 CO2等画面层：由无机颜料、有机颜料合动物胶而成的 仗 ： 由 土 、 沙 、 棉花、碎麦秸、胶、蛋清等构成支撑结构： 墙壁或岩石可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2. 有机/无机爱惜材料协同作用设计与构筑有机/无机爱惜材料的设计及可控合成。爱惜主要用材料为粘结材料。因不同的区、不同病因的粘结材料也不尽相同，既有共性特点也有个性需求。寻求 一个通用的分子骨架来中意爱惜材料的共性需求，并以这个骨架为基础，通过 复配、键合等方式引入其它功能基团来中意个性爱惜需求是材料制备的难题之 一。设计并制备新型的有机 / 无机复合材料，以补偿有机材料易老化的问题，

3、也是新型爱惜材料争辩的关键。在以上争辩的基础上，探究材料与文化遗产及环 境的作用机理。挖掘现场临时固型提取材料及颜料回贴技术争辩。依据挖掘现场需求，最重要的是临时固型材料及回贴技术。临时固型材料用于将文化遗产及其周边的土壤等加固打包后整体移至试验室进行后续爱惜处理（见下图左）。回贴技术就用于将从陶器表面脱落并沾在土表面的颜料遗迹整体提取、并回贴至陶器表面（见下图右）。待加固打包的文物陶俑背部彩绘附于土壤表面设计并可控合成具有良好的渗透性、力学性能及可控去除性能的，且不与文化遗产、周边土壤及其它帮忙材料发生化学作用的临时固型材料，探究颜料遗迹回贴技术，是应急爱惜的重点。可编辑资料 - - - 欢

4、迎下载精品名师归纳总结3. 爱惜行为与环境的依存规律材料关键爱惜性能随时间和环境的变化规律，是材料服役行为与服役寿命争辩的重点。其中，试验室的强化模拟试验是否能表达自然条件下多环境因素长期的耦合作用，以及强化模拟试验的时间与自然时间的对应关系等，都是材料服役行为争辩的关键。在爱惜材料抵抗环境作用机制及文化遗产的关键性损毁环境因素争辩的基础上，构建适合多环境因素交变耦合作用的强化环境模拟箱，查找强化试验与现场试验的时间对应关系，借助数据拟合与模拟技术争辩爱惜材料的服役行为与服役寿命。4. 高精度无损表征方法体系针对脆弱性硅酸盐质文化遗产，探究合理有效的技术方法，全面、快速、精确猎取文化遗产的科学

5、信息。多数分析设备样品室小并需抽真空，而现有的少量现场测试技术又存在测试规范性差、数据重复性差、数据精确性差等缺点，无法中意文化遗产的现场高精度无损测试需求。因此本争辩将针对现场测试的特殊要求，建立高精度、便携、无损、非真空原位检测技术体系，探究具有高灵敏度、高稳固性、高适用性的信号产生、探测和识别技术，并对不同测试技术所得结果进行比对分析。标准参考物质的设计与制备、标准参照图谱数据库的建立，以及测试结果 校正方法与测试精确度的关系争辩。便携式分析技术在现场进行应用时，需要 进行校准、定位。在进行化学成分定量分析时需接受标准参考物质预先构建标 准校准曲线，对X 射线衍射图谱、拉曼光谱等图谱的解

6、读就需要参照标准图谱可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结数据库。因此，本争辩将制备或选择合适的标准参考物质体系，建立标准参照图谱、定量分析校准曲线及相关数据库等。激发源与激发条件、探测器选择以及测量微环境的制造等因素与测试精度的关系争辩。可应用于脆弱性硅酸盐质文化遗产争辩的各种光谱分析技术、X射线分析技术、便携式核磁共振（NMR）分析技术等，都需要有一个激发源（如 X 射线管、激光光源等），而对于信号的探测需要有光谱或能谱分析探测仪等。为提高测量的灵敏度和精度，仍需要对测量的微环境进行转变，如在能谱探测器与文化遗产间充入惰性气体以提高对轻元素（Na、Mg ）的探测灵敏度。本争辩将探

7、究激发源与激发条件、探测器选择以及测量微环境的制造等因素与测试精度的关系。鉴定的光谱方法。二 主要争辩内容 科学认知原位无损表文化遗产及病害的安全性评判爱惜材料可控合成爱惜工艺与技术有效性评判爱惜示范征体系构建围绕硅酸盐质文化遗产的系统爱惜以及所面临的点开展以下争辩： 技术科学认知已用爱惜4 个关键科学问题，将重耐久性评判有机染料的多光谱识别技术争辩。多光谱摄影技术应用于壁画榜题中褪色或变色文字的无损调查争辩，此项争辩将构建适合古代壁画技法和有机染料争辩的多光谱摄影调查体系，重点探究敦煌壁画中已经老化和退色的自然有机染料的鉴定和识别方法，发觉老化有机染料结构变化规律和光谱反应特点，找出能够识别

8、不同染料的近红外、可见、紫外的特点激发波段，建立无损有机染料1. 文化遗产形成物理化学基础的科学认知在充分开出现场调研分析的基础上，选择如干典型代表性样品，借助原位可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结无损以及其它试验室测试分析方法，科学认知被爱惜基体及其彩绘层的组成、 结构和性能，参照文献及已有工艺，争辩文化遗产形成的工艺基础，建立“组成-工艺-结构-性能”数据库，为后续爱惜工作的争辩奠定科学基础。分析比较不同储存状态文化遗产的组成、结构、性能及工艺信息，探究古代爱惜技术的科学精髓。2. 成盐元素的迁徙及盐害的发生与进展规律确定引起典型壁画和陶质彩绘文物盐害的成盐元素和成盐类型，争

9、辩成盐过程中有无复盐生成。界定文化遗产依存环境温度条件下的相图，得到盐析结晶动力学和热力学数据，确定单组分盐类及复盐结晶区、共饱和点、相转变点、粘度、 pH 值等。正确解读相图，全面阐释相图供应的信息，结合动力学，晶体力学的争辩结果，揭示相关盐类在不同环境条件下对文化遗产的损坏机 理。界定相关的边界条件，争辩环境条件如湿度、温度、季节性等与文化遗产含盐量的关系，争辩文化遗产中盐类的分布及迁徙、富集规律。建立盐类活动机理的数学模型，为文化遗产的有效爱惜及脱盐修复供应理论支持。3. 考古挖掘现场脆弱性陶质文物抢救性爱惜技术基础通过模拟试验以及多元统计分析技术，找出文物在环境突变时病变的关键影响因素

10、，并在此基础上开展文物本体正确微环境评判和调控技术争辩，探究考古挖掘现场可移动珍贵文物微环境调控模式。在把握环境突变条件下文物本体病害形成机理的基础上，制备或选择多种应急爱惜材料，包括临时固型材料、陶胎加固材料、彩绘加固材料、粘结材料 等。并开展回贴材料以及回贴技术等为主的现场应急爱惜技术争辩。4. 已用爱惜材料与文物本体作用机制及其安全性和服役行为的科学认知可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结广泛调研已用爱惜材料与爱惜工艺，并将材料施加在模拟样品上，用统一规范的方法测定爱惜材料、模拟样品的组成、结构及性能，评判爱惜材料介入后文物本体物理、化学和力学性质的变化机制，包括热胀性变化、

11、湿胀性变 化、界面效应、应力变化等，以及由此引起的文物本体的开裂、起壳、剥离等破坏现象的机理和过程。分子层面的兼容性和老化性争辩，包括基于分子作用力的爱惜材料与文物本体结合后的脱离/亲和趋势的定量或半定量说明，分散于文物微孔介质中爱惜材料的分解老化机制和速率争辩，爱惜材料失效后对文物 本体的微结构影响和破坏性争辩等。参照文化遗产储存的环境状况，设置加速老化试验，跟踪争辩爱惜材料多种性能的时效状态，并利用数据模拟技术争辩爱惜材料服役行为，把握爱惜材料的劣化机理。5. 有机/无机复合爱惜材料中有机 /无机协同爱惜功能的设计及可把握备针对不同的区以及不同病害对爱惜材料的使用要求，在前期争辩的基础上，

12、选择两类材料进行争辩，其一是以-SiOR3 为主骨架，通过化学修饰或枝接能中意个性爱惜需求的X 功能团，组成含有有机官能团X 的有机硅分子 X- SiOR3，通过调剂 X 结构，使有机硅材料具有亲水、憎水、粘结、耐酸碱、抗 微生物等用途。其二是以有机聚合物（丙烯酸酯类、含氟聚合物、支链淀粉等）为骨架并与硅基材料（硅氧烷、有机硅、纳M 二氧化硅、硅溶胶等）进行穿网复合形成有机 /无机复合材料。争辩有机物分子结构、分子量、骨架集合形式等，以及无机组分粒子的生长方式和条件与爱惜材料结构性能的构效关系，揭示有机 /无机组分协同效应的调控机制，确定影响有机/无机爱惜材料寿命的主控因素，动态跟踪分析有机/

13、无机爱惜材料的协同作用及功能失效所听从的规 律，建立爱惜材料功能时效的动力学模型。探明爱惜材料与爱惜本体的作用方可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结式及功能实现途径，模拟争辩爱惜工艺及其爱惜材料功能实现的优化方式，争辩爱惜过程中功能实现的机理及所听从的规律。6. 爱惜材料与爱惜工艺系统评判体系的构建以及新技术评判与爱惜示范在总结已有文化遗产爱惜技术评判方法的基础上，结合文化遗产爱惜技术系统评判体系的构建要求，参照其它材料的评判体会，系统设计适应于文化遗产爱惜技术安全性、有效性及耐久性的评判方法及评判标准。通过局部小试、现场放大试验，利用多场耦合评判方法，分别从单一材料、基体、材料与

14、基体结合体等角度测试和评估本工程争辩所得的爱惜材料与爱惜工艺的安全性、有效性、耐久性，并对应用技术与工艺进行优化，选择出针对不同病害的正确爱惜材料与最优施工工艺。分别在敦煌莫高窟和秦始皇兵马俑坑开展爱惜技术示范工程，并在现场建立实时监控体系，跟踪评判爱惜材料的爱惜成效。7. 脆弱性硅酸盐质文化遗产原位、无损争辩与鉴定的技术方法体系构建针对壁画、陶质彩绘文物等脆弱性硅酸盐质文化遗产原位、无损争辩与鉴定的科学技术方法体系，用以系统猎取这类文化遗产的化学成分、物相组成、宏观和微观形貌、结构、病害特点、技法与干预行为等信息，为脆弱性硅酸盐质文化遗产的科学认知、鉴定、系统性爱惜及爱惜成效评判供应技术支

15、持。争辩过程中将解决如干基础性的关键科学和技术问题。例如，在信号产生、探测及识别方面，重点争辩激发源、激发条件、测量微环境的制造、探测器选择等因素与测试精度和灵敏度的关系。在测试方法上，重点争辩标准参考物质设计与制备、测试结果校正方法与测试精确度的关系。在现场测试精确性可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结的评判方面，重点开展测量结果的不确定性分析、适用性分析、影响因素分析以及不同测试技术间的比对分析等，用以改进测试与校正方法。利用无损多光谱摄影技术，以敦煌不同时代洞窟为争辩对象，建立复原壁画中大量的变色、褪色画面中的原始图案和线条的方法和体系。争辩对壁画榜题中变色或褪色的文字进行多

16、光谱识别的方法和技术。在宏观摄影调查的基础上，建立对敦煌壁画所用无机颜料和有机染料进行无损光学调查的方法和技 术，争辩古代壁画的制作技术。争辩和构建适合于壁画层位调查的光学相干成像系统，重点试验适合多层壁画层位无损调查的光谱波段，光谱信号接收和放大装置，用于大面积壁画和层位调查的方法。二、预期目标以壁画及陶质彩绘文物等典型脆弱性硅酸盐质文化遗产为争辩对象，开放跨部门、跨学科的交叉集成争辩，有利于解决长期困扰硅酸盐质文化遗产科学爱惜的共性、基础性难题，促进系统爱惜技术及现场测试技术、装备和标准的进展，加快人才培养的效率与速度，推动主动性系统性爱惜工作的开展，防止爱惜性破坏的发生，更好的服务于文化

17、遗产爱惜的紧迫需求，长期支撑中国特色文化及经济建设的进展与富强。总之，通过本工程的实施，估量可达到以下目标：1. 科学认知被爱惜对象及其主要病害的形成机制及演化过程系统争辩被爱惜对象的组成 -结构-工艺-性能及其相互关系，探究埋藏、挖掘及储存过程中主要病害的形成机制及演化过程，建立集文化遗产组成、结构、性能、工艺、环境与病害等信息于一体的数据库。2. 全面归纳总结古代以及已用爱惜技术的特点深化争辩不同储存状态文化遗产的材质参数以及周边环境参数，探究文化可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结遗产抵抗环境腐蚀的科学与技术机制。争辩已用爱惜材料与工艺，系统把握其作用机制及应用特点，建立已用

18、爱惜技术数据库。挖掘古代及现代已用爱惜技术的科学精髓，为将来爱惜技术的优化与进展制造条件。3. 优化提升及自主原创多种爱惜材料及爱惜工艺针对挖掘应急爱惜及储存过程中的关键病害，统筹古代及已用爱惜材料与工艺，系统争辩以壁画与陶质彩绘文物为代表的脆弱性硅酸盐质文化遗产爱惜技术的科学与技术基础，并在此基础上争辩开发多套新型爱惜材料及爱惜工 艺。4. 科学构建爱惜评判技术体系全面建立爱惜材料、爱惜工艺以及爱惜环境安全性、有效性、耐久性的评判技术体系，建立评判标准与爱惜技术标准3-5 项。5. 在敦煌莫高窟及秦始皇兵马俑坑分别建立爱惜示范工程在敦煌莫高窟及秦始皇兵马俑坑建立集新材料、新工艺以及新装备应用

19、的爱惜示范工程，并建立爱惜材料、储存环境以及爱惜成效定期跟踪数据库。6. 系统构建适应于脆弱性硅酸盐质文化遗产现场无损检测的技术体系针对脆弱性硅酸盐质文化遗产，构建可用于现场的高精度、原位、无损、非真空检测技术体系，包括仪器改进与参数优化、标准参考物质制备等，以中意硅酸盐质文化遗产科学认知、爱惜、原位监控以及无损鉴定的巨大需求，同时为仪器装备的原创性研发奠定技术基础。7. 人才培养与平台建设培养和造就一批从事脆弱性硅酸盐质文化遗产爱惜争辩的高层次争辩人才与专业技术队伍，培养一批博士及硕士争辩生（30-50 人）。建立 2-3 个脆弱性可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结硅酸盐质文化

20、遗产争辩爱惜平台。8. 论文与专利发表争辩论文 120 篇以上，申请专利 20 项以上。三、争辩方案一 争辩思路、技术路线及可行性分析在整个工程中，始终围绕脆弱性硅酸盐质文化遗产的共性特点，从科学认知、爱惜材料、应用技术以及科学评判等方面入手，现场试验和模拟试验并 重，开展系统的基础争辩工作，具体争辩方案如下所示：1. 文化遗产形成的物理化学基础本部分的争辩方案为：数据库现场调查典型样品选取分析测试组成、结构、性能制作工艺“组成 - 结构- 工艺- 性能”关系现场调查与典型样品的选取 。在敦煌莫高窟和秦始皇兵马俑坑进行现场调查，收集（或选取）不同储存状态的典型样品作为争辩对象，进行整理编码、

21、照相、外观及储存状态记录等工作。组成、结构、性能的检测 。对所选择的典型样品，测定其组成（微量、痕量以及常量元素含量等）、结构（物相组成、显微结构等）及物理性能（含水 率、吸水率、硬度、抗折强度、烧成温度、色度等）。制作工艺争辩 。依据文化遗产组成、结构及性能的测试结果，以及历史文献记录和前人的争辩资料，探究文化遗产的制作工艺。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结数据库 。建立“中国硅酸盐质文化遗产数据库”及其应用系统，将上述样品编码、照片、外观描述信息、组成、结构、性能及工艺信息存入数据库中。“组成-结构- 工艺-性能”关系的争辩。系统争辩典型壁画和陶质彩绘文物的制备工艺与形成的

22、物理化学基础。借助多元统计分析方法总结不同储存状态的 文化遗产的组成、结构、性能、工艺以及所处环境特点，归纳出具有优异环境 抵抗才能的缘由及科学技术内涵，为古代技术的发扬光大以及后续新材料和新 工艺的争辩奠定基础。2. 环境突变条件下，文化遗产的损毁机理争辩本部分的争辩方案为：文物埋藏环境调查模拟样品模拟挖掘过程分析测试组成、结构、性能数据模拟环境突变损毁机理文化遗产埋藏环境调查 。依据土壤的光谱特性，接受遥感技术进行埋藏环境的土壤有机质、矿物特性、含氧量以及含水量等性能测试，协作伽马射线衰减法、电阻法以及无线传感技术长期现场监测埋藏环境的温度、湿度变化情 况。同时仍可以接受直径较小的取土钻等

23、仪器提取文化遗产埋藏深度的土壤， 密封储存后接受土壤温湿度计、水分速测仪、含氧量测定仪、孔隙度测定仪、盐分测定仪以及有机质检测仪等测试土壤的温湿度、含氧量、孔隙分布、可溶盐和有机物等。模拟样品制备及挖掘过程模拟。依据所测得的壁画及陶质彩绘文物的组成、结构和性能数据，在试验室内用文化遗产出土的原料及工艺制备争辩用模拟样品，并强化模拟埋藏环境及模拟挖掘过程。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结环境突变条件下文化遗产损毁机理争辩。自模拟样品与自然环境接触开头，用快速摄像仪记录模拟样品暴露后外观的变化情形，同时每隔确定时间取 样并测试样品的组成、结构及性能参数，建立环境突变时文化遗产的损毁

24、机理，建立多变量环境影响因素与病害之间的相互关系、动态变化及其演化规律，建立基于关键性损毁因素基础上的脆弱性陶质彩绘文物损毁模型。3. 成盐元素的迁徙及盐害的发生与进展规律争辩本部分争辩方案为：盐样品选取周边环境因素猎取盐影响的规避争辩盐临界去除点争辩现场调查典型样品选取分析测试组成、结构、性能盐结晶 - 溶解机理盐对文物的损毁机理现场调查与典型样品的选取 。通过现场调查，选取不同洞窟、不同出土的点的壁画及陶器上的盐样品。同时，要留意盐样品周边环境因素的收集：对于 壁画而言，收集盐下的壁画-的仗 - 岩石（或土）样品，收集当的的的下水资料，猎取盐样品外的微环境因素（如：温度、湿度、通风状况等）

25、。对于陶器 而言，收集陶器出土周边的土壤样品，收集当的的下水的资料等。组成、结构及性能的分析测试 。利用现代分析方法测试盐及周边环境材料（如：壁画、的仗、岩石、土等）的组成、结构及性能。盐的“析晶-溶解”以及对文化遗产的损毁机理 。争辩成盐元素随的下水及空气中吸附水的迁徙规律，确定引起盐害的成盐元素和成盐类型，争辩成盐过程 中有无复盐生成。界定文化遗产依存环境温度条件下的相图，得到盐析结晶动 力学和热力学数据，确定单组分盐类及复盐结晶区、共饱点、相转变点、粘可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结度、pH 值等。正确解读相图，全面阐释相图供应的信息，结合动力学，晶体力学的争辩结果，揭示

26、相关盐类在不同环境条件下对文化遗产的损坏机理。界定相关的边界条件，争辩环境条件如湿度、温度、季节性等与文化遗产含盐量的关系，争辩盐类的分布及迁徙、富集规律。建立盐类活动机理的数学模型，为有效爱惜文化遗产及脱盐修复供应理论支持。在盐对文化遗产损毁机理争辩的基础上，要模拟文化遗产的真实状态，建立试验室盐害发生与进展过程模拟试验，以验证盐害机理的牢靠性。同时，要争辩规避盐影响的微环境，以尽可能削减因盐的“析晶- 溶解”对文化遗产的破坏作用。另外，要争辩盐含量与文化遗产储存状态的关系，查找最佳盐去除时机，以便尽早除盐，最大限度的爱惜文化遗产的安全。4. 已用爱惜材料及工艺的科学认知本部分争辩方案为：已

27、用典型爱惜材料调查爱惜材料作用机理争辩用模拟样爱惜模拟分析测试组成、结爱惜成效品的制备试验运算模拟构、性能评判被爱惜文物所处环境调查爱惜工艺争辩已有爱惜材料调研 。针对古代壁画及陶质彩绘等脆弱性硅酸盐质文物的爱惜现状，通过国内外文献查阅、相关爱惜单位和技术人员走访、代表性被爱惜文物体观看和取样分析等，广泛调研已经使用的各类爱惜材料（包括人工合成与传统自然爱惜材料）的应用状况，对每一类具有代表性的爱惜材料用规范的方法进行分类和性能表征。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结被爱惜文化遗产所处环境调查 。调查已用爱惜材料的服役环境，包括：文化遗产本体的材质和结构、文物本体与周边环境的温度

28、与湿度、空气质量、可 溶盐和的下水位等，明白变化的程度、特点与范畴。模拟样品的制备 。结合上述对文物本体、文物爱惜材料和所处环境的认知争辩，利用文化遗产当的的原料及传统的工艺手段，规范的制备争辩用的模拟样品，并依据标准的方法施加典型爱惜材料，用现代分析方法测定基础化学组成、结构及性能。试验室强化模拟试验 。依据爱惜材料介入后文物本体物理、化学、力学性质变化的典型情形，针对性的设计和搭建条件可变、模块可换、影响因素可叠加的试验室强化模拟的系列试验装置。考虑的内容包括：文物本体的结构和性质：爱惜材料的成分、结构和物理化学性质。环境变化因素等。争取得到各种影响因素的定量化的试验数据，揭示爱惜性破坏的

29、基本规律。运算机模拟争辩 。建立数字化的仿真模型，运用运算机模拟技术从分子层面上争辩爱惜材料不同结构和基团在文物微孔介质壁面上的脱离/亲和的分布情形，以及对微孔介质结构的影响。争辩各成分之间化学键的形成/断裂、分子的分解和团聚，以及对爱惜功能和寿命的影响。本课题将构建尽可能真实的分子层面的硅酸盐表面和微孔体系，以与试验室模拟试验相对比。另外，通过光谱等检测技术相互印证从宏观到微观的变化，得到涵盖主要影响因素的爱惜材料服役行为和失效过程的基础试验数据。爱惜材料失效和文物损坏速率的探干脆争辩。应用爱惜材料的目的是要减缓文物劣化的速率，尽可能的延长文物的寿命。本工作将探讨使用典型爱惜材 料后，温度、

30、湿度、可溶盐、反应性气体、及其他环境因素等对文物劣化速率可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结的影响，定量的争辩文物劣化随时间的变化规律。由于影响因素的复杂性，本课题将由单因素到多因素，由简洁体系到复杂体系开展探干脆争辩，探讨爱惜性破坏中“速率”问题的动力学争辩方法和估算技术。已有爱惜材料的爱惜机理与评判 。通过开展试验室强化模拟试验和运算机数值模拟试验，明白爱惜材料介入后文物本体发生的热胀性变化、湿胀性变化、界面效应、应力变化、颜色转变等的变化规律。通过基础试验数据的积存和归纳，争辩引起的文物本体劣化破坏的机理，从宏观到微观全面揭示爱惜材料在与文物本体结合后发生的物理、化学和力学的

31、变化机制，以及进一步推测爱惜材料的分解老化速率和爱惜材料失效后对文物本体的破坏性等。已有典型爱惜材料与工艺的再认知。在基础试验争辩的基础上，利用现代材料化学和数理统计等方法，系统挖掘已用爱惜材料和工艺的科学性，重新认 知各类典型爱惜材料的爱惜功能，失效过程，使用寿命，可能的负作用，远期 影响等。为推测现用典型爱惜材料的变化规律和实行相应预防性爱惜措施供应 参考。同时，寻求现用爱惜材料与工艺的改进方向，为进出现行爱惜技术和开 展新型爱惜材料争辩供应启示。爱惜材料和技术的进展应用争辩。在机理争辩的基础上，结合典型古代壁画和陶质彩绘文物，开展对现有典型爱惜材料的配方优化、材料改良、工艺改 进和老化爱

32、惜材料的清除技术等方面的应用技术的基础争辩，以提高现行文物 爱惜技术的科技水平。技术路线如下图：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结争辩方案设计现有典型爱惜材料的多视角调研对传统自然材料和现代合成材料的重新认知对文物爱惜材料的典型影响因素的归纳和简化文物所在的特殊环境因素调研爱惜材料介入后文物本体物理、化学和力学性质变化的机制争辩分子层面的兼容性和老化性争辩爱惜 材 料失 效 和文物 损 坏等 变 化速率的争辩爱惜成功和爱惜性破坏案例的宏观缘由分析揭示爱惜材料的功能、作用机制和失效规律和速率“一般性”与“特殊性”的叠加或偶合，基础争辩与应用基础争辩相结合开展典型爱惜材料的配方优化、

33、材料改良、工艺改进的技术基础争辩进行老化爱惜材料清除等方面的技术争辩为文化遗产爱惜技术水平的提高供应基础方法和理论。5. 有机/无机协同爱惜功能的设计、可把握备及爱惜工艺争辩本部分争辩方案为：（1） 结构可控型有机 /无机爱惜材料的设计、合成与表征化学修饰和水解缩合法改性有机硅材料：以氨基（NH 2 ）、环氧基（ CHCH2O）和羧基（ COOH）改性线性聚硅氧烷为基础，通过与卤代烷和季铵盐反应制备具有良好亲水、抗微生物作用的季铵盐基改性聚硅氧烷类有机硅材料。也可从有机氟官能团改性硅氧烷单体动身，在水解缩合条件下制备具有良好憎水性能和耐酸碱性能的含氟聚硅氧烷类有机硅材料。乳液聚合法制备聚硅氧烷

34、接枝改性丙烯酸树脂材料：利用聚硅氧烷类聚合物良好的柔韧性和耐高低温性，及其与硅酸盐质基体良好的粘结性能，以乳液聚合法合成聚硅氧烷接枝改性丙烯酸树脂材料，使其在爱惜过程中能够与无机爱惜本体原位生成有机 /无机复合材料。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结水溶液接枝共聚法和溶胶凝胶法制备改性支链淀粉/纳 MSiO 2 复合材料： 接受水溶液接枝共聚法，将丙烯酸酯类单体与支链淀粉接枝共聚制备具有确定成型性的支链淀粉和丙烯酸酯接枝共聚物材料。在有机硅前驱体的溶胶中加入 丙烯酸酯共聚物接枝改性支链淀粉材料，制备支链淀粉/纳 MSiO 2 复合材料。ATRP 法与仿矿化生长法制备嵌段共聚物/

35、纳 MSiO 2 复合材料：选用ATRP 法，以具有优异憎水憎油性和耐候性的含氟丙烯酸酯类聚合物为疏水链段、以利于纳MSiO 2 的矿化生长沉积的离子型乙烯基胺类聚合物为亲水链段， 获得两亲性嵌段共聚物。以此为模板，把握有机硅先驱体矿化生长沉积纳 MSiO 2 粒子，制备嵌段共聚物 /纳 MSiO 2 复合材料。溶胶-凝胶法与乳液聚合法制备无规共聚物 / SiO2 复合材料：接受溶胶 -凝胶法，利用有机硅先驱体的水解和缩合反应制备纳M 二氧化硅溶胶。然后在溶胶中加入单体，选用乳液聚合法，制备具有良好成膜性能的丙烯酸酯类无规共聚物/ SiO2 复合材料。针对壁画彩绘待爱惜现状，以乳液聚合法或AT

36、RP 法制备对壁画彩绘层具有优异粘结性能的聚乙烯醇类聚合物和丙烯酸酯类聚合物。利用 FT-IR、NMR 、GPC、TEM 、AFM 、XPS、SEM、DSC、QCM 等分析技术对合成材料的结构及性能进行表征。（2） 有机 -无机组分协同效应的调控机制及构效关系争辩通过吸附和抗微生物性能测试，争辩浓度、季铵盐侧链结构和硅氧烷主链结构对季铵盐基改性聚硅氧烷吸附性能。通过GPC 技术跟踪争辩含氟硅氧烷在相同条件下水解缩合产物的分子量及分子量分布。通过SEM-EDX 、SCAs、DCAs 、抗酸碱性和抗压强度测试，争辩聚合物与硅酸盐质颗粒的界面结合情况、以及分子及分子量分布对聚合物渗透深度、黏结强度和

37、基体憎水性和耐酸碱性的影响。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结TEM 、DLS 、 TGA 、DSC、XPS、SEM-EDX 、QCM-D ， SCAs、DCAs和流变仪分析争辩乳化剂配比、有机硅单体含量、共聚物结构对聚硅氧烷接枝改性丙烯酸酯共聚物乳胶粒子结构和形貌、乳液流变性质以及乳胶膜表面性 质、热学性质和力学性质的影响作用。并将聚硅氧烷接枝改性丙烯酸酯共聚物乳液与硅酸盐质颗粒共混或在硅酸盐质基材表面涂覆后，争辩聚硅氧烷接枝改性丙烯酸酯共聚物乳液对硅酸盐质颗粒的黏结情形，以及基体的抗压强度、憎水性和耐酸碱性。争辩支链淀粉的链长支配、接枝反应温度、时间、单体和引发剂浓度对共聚物

38、接枝率的影响作用。通过测试改性支链淀粉/纳 MSiO 2 复合材料的稠度、保水性、收缩率、固体密度、水蒸气渗透性、水吸附性、机械强度以及与基体相容性，争辩改性支链淀粉的结构、含量以及硅源和偶联剂结构、含量对复合材料性能的影响。TEM 和 DLS 测试争辩获得的嵌段共聚物在水溶液中的自组装行为，并分析分子结构、嵌段间的组成比例、共聚物的分子量、浓度和溶液的pH 值对溶液自组装形貌的影响作用。TEM 、DLS 、Zeta 电势、 XRD 、TGA 、DSC、XPS、SEM-EDX 、QCM-D 、SCAs、DCAs 、流变仪和拉伸试验测试争辩溶液pH 值、硅源的活性和含量、嵌段共聚物的结构及溶液自

39、组装行为对SiO2 沉积转化率，争辩嵌段共聚物 /纳 MSiO 2 粒子、无规共聚物 / SiO2 复合乳液及聚乙烯醇/ SiO2 粒子结构和形貌、溶液流变性质及成膜表面性质、热学性质和力学性质的影响作用。（3） 爱惜材料功能时效动态跟踪及寿命分析可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结重点模拟自然气候中的光照、温度、湿度、盐度等重要因素对爱惜材料进行人工加速老化试验。通过量化爱惜材料在老化过程中的色度、表面形貌、力学强度、溶解性和憎水憎油性能变化，确定影响爱惜材料寿命的主控因素，动态跟踪爱惜材料时效及功能失效所听从的规律。通过FTIR、NMR 、TGA 、Py-GC/MS和TGA-F

40、TIR 测试，分析爱惜材料的结构随时间的变化，争辩爱惜材料功能失效所听从的规律。建立爱惜材料功能时效的动力学模型。（4） 爱惜材料功能实现的模拟争辩接受不同方法将爱惜材料应用于表面清洁过的硅酸盐质文物基材。通过超声检测和渗透过程检测爱惜材料在爱惜基体内的渗透深度及其深度分布。通过 X 荧光光谱（ XRF）、SEM、岩相显微镜，孔隙度和渗透深度测试争辩岩石孔隙度的变化规律，动态跟踪爱惜材料在基体内的渗透、扩散、自组 装、集合、相分别行为以及与基体界面相互作用情形，并争辩爱惜材料对基体 的渗透、填孔、形成三维网络结构情形。通过对硅酸盐质基材的色度变化程度、 耐酸碱性、耐盐蚀性、憎水增油性、耐光照稳

41、固性、湿热稳固性、透气性、耐水冲刷性、抗压强度和表面硬度测试，综合评判爱惜材料对硅酸盐质基材的爱惜功能，及实施工艺对爱惜成效 的影响。在爱惜材料与文化遗产作用机理争辩的基础上，充分认知材料应用的可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结关键技术要素，并以关键要素为设计点进行正交试验设计，以最大限度提升爱惜成效为设计依据，寻求多个关键因素的正确协作工艺，达到工艺与技术寻优的目的。以上内容通过下面技术路线来实现：有机/ 无机复合材料耐候性粘结性渗透性等有机部分无机部分相容性酸碱性丙烯酸酯类氟聚合物支链淀粉硅基合成聚合物 / 硅基支链淀粉 / 硅基X-SiOR3有机/ 无机复合可把握备模拟样品

42、微环境分析表征组成结构与文物环境作用机理爱惜工艺与技术优化6. 考古挖掘现场抢救性爱惜技术基础争辩有机 /无机协同爱惜功能考古挖掘现场微环境调控技术争辩。在考古挖掘现场大气以及的下等环境因素综合监测的基础上，通过模拟试验以及多元统计分析技术，找出文物在环境突变时病变的关键影响因素，并开展文物本体正确爱惜环境的调控技术研 究，探究考古挖掘现场可移动珍贵文物微环境调剂把握模式和技术。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结考古挖掘现场应急爱惜修复技术争辩。在把握环境突变条件下文物本体病害形成机理的基础上，制备或选择以临时固型材料、陶胎加固材料、彩绘加固材料及粘结材料等为主的应急性爱惜材料，

43、并开展回贴材料以及回贴技术等为主的现场应急爱惜技术争辩。以下重点介绍临时固型材料和遗迹回贴技术的争辩方案。a) 临时固型材料材料体系的选择 。以前期初步争辩的薄荷醇类为基础，考察更多的烷烃、芳烃和萜类自然产物类化合物，查找更多中意以下基本条件的化合物：（a）熔点。室温下是固体，略微加热即能融解，便利涂刷或喷涂至遗迹表面。（b）渗透性。有确定的渗透性，便利遗迹的整体提取。（c）强度。固化后形成的爱惜层必需具有确定的强度，便利遗迹的提取和回贴。（d）升华性能。具有较好的挥发性，能够被可控去除。材料制备 。针对选择出来的基本符合临时固型材料要求的化合物，进行结构上的化学修饰和改性，在保留原有化合物作

44、为应急性爱惜材料的优点的同时改善其性能的不足部分。材料与文物的作用机理以及可控去除性争辩。争辩临时固型材料与文物的物理、化学及力学作用机理，争辩可控去除所需的外部条件以及可控去除过程 中文物本体的力学效应。通过反射红外光谱分析及反复萃取等方法测定可控去 除后临时固型材料的残余量，并争辩其对后续爱惜的影响。b) 脱落颜料遗迹回贴技术利用两种或两种以上材料可控去除性的差异，争辩回贴技术。争辩回贴材料与文物基体、粘结材料的作用机理。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结7. 爱惜材料与技术安全性、有效性、耐久性系统评判技术体系构建及爱惜示范以壁画、陶质彩绘文物爱惜材料的结构和性质为基础，结

45、合爱惜过程中对材料的需求，开展爱惜材料的功能划分争辩，明确粘结材料、灌浆材料、加固材料、以及具备其它爱惜功能材料的物理和化学性质特点，并在此基础上建立相关材料评判规范。接受多种争辩手段，从微观结构、材料的结合方式等方面说明爱惜材料功能实现的物理和化学过程，建立爱惜材料与工艺的安全性、有效性及耐久性的评判体系与标准。利用本工程设计的系统评判方法，对争辩的爱惜材料及工艺进行评判，选择中意爱惜需求的材料与工艺，并在敦煌莫高窟和秦始皇兵马俑进行爱惜技术示范，现场定时跟踪爱惜成效与文化遗产材质及环境的动态变化关系，实的验证爱惜技术的安全性、有效性以及服役寿命。8. 高精度原位、无损争辩与鉴定的技术方法体系本部分的争辩方案为：化学成分分析便携式 XRF高精度、原位、无损争辩与鉴定的技术方法体系构建物相组成分析激光 Raman 光谱和红外光谱仪与试验室技术比较争辩形貌结构分析X 光成像OCT技术技法与干预行为分析多光谱摄影技术对无损分析技术 分 析 准 确度、灵敏度的 判定技术适用性判定原位、无损、非真空现场测试技术方法的选择、改进和进展可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结构建用于系统争辩脆弱性硅酸盐质文化遗产的化学成分、物质组成、原子价态、宏观和微观形貌、结构、病害特点、制作工艺、文化遗产技法与干预行为等的分析技术体系，解决如干基础性的关键技术