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行业动态 » 文物保护用上石墨烯纳米材料

近日,西北工业大学纳米能源材料研究中心的材料科学家采用石墨烯增强纳米材料对壁画进行保护和修复,探索出了新材料与新技术在文物保护中的新作用。

壁画是人类社会发展的宝贵财富,主要包括建筑壁画、石窟壁画和墓葬壁画。其中大量的墓葬壁画出现很多病害,需要修复。西北工业大学教授李炫华介绍,通常情况下都会采用无机纳米材料进行壁画保护,如纳米氢氧化钙等。中外学者用了近20年的努力,尝试了水溶液法、醇溶液法、微乳液法和钙金属法等方法来合成纳米氢氧化钙,但截至目前合成的氢氧化钙仍存在尺寸大、渗透性差、稳定性差、难以纯化、操作复杂、成本高等缺点。

围绕这个困扰了科学家近20年的问题,李炫华课题组提出了一个新思路,他们利用石墨烯量子点表面活性剂的限域效应,有效调控了氢氧化钙的成核生长动力学速率,让氢氧化钙纳米材料“可控合成”。

李炫华表示,纳米材料的合成方法主要有气相法、固相法和液相法。相比于其他两种方法,液相法具有明显优势。“这个方法操作方便,合成工艺简单、成本低,特别是水溶液具有绿色环保的特点。更重要的是,壁画保护材料通常需要分散到溶液中,利用喷涂、刷涂、注射的方式施加到壁画表面,这也有利于大规模壁画的保护,极大提高了使用效率。”李炫华介绍说。因此,科研人员用水溶液方法巧妙合成了“氢氧化钙/石墨烯量子点”杂化纳米材料。

研究结果显示,该材料颗粒约为80纳米,尺寸均匀,并且对壁画颜料具有强的黏附性,具备抗紫外线能力。更重要的是,由于石墨烯量子点的增强作用,氢氧化钙纳米材料完全碳化成一种稳定的“方解石”相,对于壁画加固十分重要。

在4年多科研工作中,纳米能源材料研究中心与陕西省考古研究院、陕西历史博物馆等单位强强联合,取得了壁画保护材料新突破,申请国家发明专利12项,授权2项,并成功将研发材料运用到3处著名唐墓壁画的加固中,取得了良好效果。

李炫华透露,在后续工作中,课题组还会继续研发性能更加优异的壁画保护材料,并进一步扩大这些材料的应用范围,希望有更多待修复的古代壁画获得有效保护。此外,他们还会探讨这些材料在其他石质文物、纸质文物、骨质文物乃至整个文化遗产保护中的可能性。

来源:中国化工报

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