等离子、激光清洗中国古代壁画污渍作用机制研究

Conservation of Chinese ancient heritage, especially wall-painting, presents serious demands on safe and effective advanced cleaning technology. In this proposal, the research of plasma cleaning technology and laser cleaning technology for the contamination on the wall-painting are developed. To ensure the safety of wall-painting substrate during the cleaning process, the mechanism and evolution law of the plasma or laser-induced damage on the substrate (pigment layer, lime layer, plaster layer) of Chinese ancient wall-painting will be investigated. The control method of suppressing damage of substrate and the threshold of the process parameters for safety of plasma and laser will be optimized. For dust, dirt calcareous layer, mold, grease and other contaminants on the wall-painting, the relationship between the microscopic surfaces of the contamination, physico-chemical properties and plasma, laser interaction during the cleaning process will be built, and the physico-chemical mechanism of plasma cleaning and laser cleaning on the wall-painting will be clarified. On this basis, the safe and effective precise control methods of plasma, laser cleaning for Chinese ancient wall-painting are established. The research findings will not only contribute to scientific basis and theoretical guidance ,but also provide a new method for the preservation of wall paintings, thus will promote technology development in the field of heritage conservation.

本项目针对我国古代壁画文物保护对安全有效的先进清洗技术的迫切要求，开展壁画污渍的等离子体、激光清洗技术研究。为确保壁画基底在清洗过程中的安全无损，研究等离子体和激光诱导我国古代壁画基底材料（颜料层、白灰层、地仗层）的损伤行为机制及演化规律，获得抑制基底损伤的控制方法和对不同基底材料的等离子体和激光参数的安全使用范围。针对壁画表面的灰尘、钙质垢层、霉菌、油污等污渍，建立清洗过程中污渍表面微结构、物理化学性质与等离子体、激光作用之间的关系，阐明等离子体、激光去除壁画表层污渍的理化作用机理。在此基础上，建立安全有效的等离子体、激光清洗我国古代壁画的精确控制方法。本项目研究成果为等离子体、激光技术清洗壁画提供科学依据和理论指导，为我国古代壁画保护提供新的方法，推动我国文物保护领域技术水平发展，对保护我国珍贵文化遗产意义重大。

本项目以我国古代寺观壁画作为研究对象，壁画样品按照寺观壁画的传统工艺制作而成，表面用黑色和红色颜料作画，壁画表面污染物选取了烟熏、灰尘这两种典型污染物。通过开展大气常压等离子体清洗壁画表面污染的相关验证与评估，表明大气常压等离子清洗对去除烟熏油污具有较好的效果，而对灰尘颗粒效果较差；明确清洗油污过程中发挥主导作用的是大气常压等离子体中的原子态氧，在原子态氧的作用下，有机物逐渐脱氢脱碳，最终形成CO2和H2O而被充分去除；基于此原理明确了大气常压等离子体对壁画表面两种常见颜料的影响规律，表明大气常压等离子对壁画表面的黑色颜料与棕红色颜料均有影响，但通过精密控制清洗工艺，使清洗时长短于3s，工作距离长于5mm，可保证清洗过程不会破坏壁画表面颜料层。在激光清洗壁画表面污染物作用机制的研究过程中，通过激光辐照实验，结果表明，355nm和1064nm波长激光能安全有效的清洗白色石灰层表面的烟熏和灰尘污染物，但无法清洗红色和黑色颜料层表面的烟熏和灰尘污染物；得到了355nm和1064nm波长激光，在3次脉冲下，可清洗烟熏和灰尘污染物的清洗参数范围。利用泵浦-探测超快诊断实验平台研究激光辐照壁画表面的超快物理过程，建立激光辐照过程的物理情景，同时利用先进表征手段测试样品在激光辐照前后的理化性质。目前初步明确了激光引起壁画基底（白色石灰层）损伤的作用机理以及激光清除白色石灰层表面烟熏污染物的作用机理。.本项目研究结果论证了大气常压等离子和激光清洗壁画表面特定污染物的有效性和安全性，初步揭示了相关作用机理，为等离子体和激光技术清洗壁画提供科学依据，为后续深入研究奠定基础。

内容获取失败，请点击重试