莫高窟洞窟湿度对不同等级降雨的响应研究

敦煌莫高窟是丝绸之路沿线一处重要的佛教文化遗址,以精美的壁画和塑像闻名于世界.降雨引起洞窟湿度变化极容易导致壁画盐类病害.通过环境监测试验分析不同等级降雨条件下洞窟湿度变化特征及潜在影响,并提出风险防范措施及建议.研究结果表明,不同等级降雨条件下,洞窟湿度变化均呈现上升-保持-下降三个阶段.前期降雨使湿度快速升高,后期降雨使湿度缓慢降低,高湿度保持时间随着降雨等级和降雨次数的增加而增加.降雨天气,水汽浓度梯度是水汽交换的主要动力.当aair>acave时,大气中的湿空气向洞窟内扩散,洞窟湿度增加.当aair<acave时,洞窟内湿空气流向窟外,洞窟湿度逐渐降低.洞窟湿度大小及相对湿度超过62%的持续时间均表现为半封闭洞窟>封闭洞窟,小型洞窟>大型洞窟.为了预防洞窟湿度增加激活壁画盐害,建议当aair=acave时实施洞窟环境调控,控制条件为RH<62%.易损洞窟和连阴雨天气应作为环境监测重点关注对象.研究成果对降雨天气莫高窟壁画劣化风险防范和旅游管理具有重要的科学价值和应用价值.

莫高窟第257、259窟北魏壁画彩塑的科学分析

莫高窟第257、259窟是北魏时期重要洞窟。为从科学角度探究两窟壁画彩塑艺术特色和发展过程,本文综合运用超景深显微镜等原位无损分析技术以及X-射线衍射等实验室分析技术对其壁画彩塑制作工艺与材料特征进行研究。结果表明,壁画彩塑底色层分为红色与白色两类;第257窟颜料包括生石膏、滑石、红土、朱砂、昆虫来源的蒽醌类染料、氯铜矿、青金石、靛蓝及炭黑,第259窟颜料包括滑石、蛇纹石、红土、蓝铜矿以及伴生有蓝铜矿的氯铜矿。分析结果从时空两方面阐释了两窟绘画材料的传承与衍变,可为石窟考古、艺术史研究以及保护修复提供重要支撑。

古代壁画和塑像表面涂层的原位无损红外光谱分析

古代壁画和塑像表面可能存在有机物涂层,分析研究表面涂层成分对于壁画和塑像的保护修复具有重要的科学意义。由于文物具有不可再生性,原位无损分析是文物研究的首选方法。利用傅里叶变换红外(FTIR)光谱对古代壁画和塑像表面涂层进行了原位无损分析,对贴金和普通表面涂层光谱处理方法进行了分类,探讨了Kramers-Kronig(K-K)变换作为光谱处理方法的应用条件,检测出聚α-氰基丙烯酸乙酯、聚乙酸乙烯酯和环氧树脂等高分子材料。证明原位反射FTIR光谱能准确地获取表面涂层成分信息,是壁画和塑像表面涂层较为理想的无损分析方法,具有广阔的应用前景。

克孜尔石窟壁画颜料研究

采用偏光显微镜 (PLM)、X -射线衍射谱 (XRD)、剖面分析 (cross-section)对克孜尔石窟壁画颜料进行了分析研究 ,首次较全面地报告了克孜尔石窟壁画颜料使用的种类和特点 ,同时也讨论了蓝色和绿色颜料的产地。

PS与土遗址作用机理的初步探讨

PS 作为一种新型的无机加固材料 ,应用于土遗址的保护 ,可大大提高土遗址的力学强度和抗风蚀能力 ,本文通过XRD、SEM、TEM等现代分析手段研究了PS与土遗址间的作用机理。实验证明 ,经PS加固后的土遗址中粘土矿物的结晶度有所降低、改变了粘土矿物本身的微观结构 ,形成了一种非晶态的硅铝酸盐凝胶体 ,这种结构增加了土遗址的力学强度和抗风蚀能力 ,对土遗址的保护具有良好作用。

克孜尔石窟壁画胶结材料的HPLC分析

本文使用高效液相色谱首次对采自克孜尔石窟的颜料样品中的胶结材料进行了分析。样品水解后,进行衍生化反应,将测得的所含各种氨基酸与标准样品对照进行类似率计算,得知克孜尔石窟颜料中所含胶结材料为动物胶。

高分子材料应用于莫高窟壁画保护的历史、现状与研究

选用具有适宜黏结作用的高分子材料和科学的壁画修复工艺,是修复保护莫高窟壁画最关键的两个技术要素。敦煌研究院自20世纪50年代起,就开始了起甲壁画修复材料的试验性工作,先后选择卡塞因胶(酪素胶)、天然动植物胶、聚醋酸乙烯酯类、乙基纤维素、丙烯酸酯类、乙烯基酯-丙烯酸酯共聚类、有机硅改性丙烯酸酯类等多种材料,分别进行了莫高窟壁画的修复试验。修复工作和实践证明,聚醋酸乙烯酯乳液(白乳胶)、丙烯酸及有机硅丙烯酸乳液和明胶三类是最适合莫高窟壁画修复的材料。莫高窟已修复的洞窟壁画已经历了数十年的自然环境考验,至今修复后的壁画状况稳定。但由于同种分子结构的化学材料来源不同,一些材料虽组成成分相同,但不同厂家的加工工艺和次要成分配比也不尽相同,因此需在实验室内建立材料的评价方法,对各种不同来源的材料进行实验室评价和考察,以保证和提高壁画修复工作的科学性和质量。

不同含盐量壁画地仗泥层的吸湿和脱湿速度的比较

对不同含盐量的模拟地仗试块进行吸湿和脱湿试验测定的结果表明,试块含盐量越大,在高湿度环境下吸收的水分越多、速度越快、持续的时间也越长,且吸收水分过程要经历“吸湿期”和“饱和期”两个阶段;而将吸湿饱和后的不同含盐量试块置于低湿度环境时,脱湿过程呈现“脱湿期”和“稳定期”两个阶级,“脱湿期”时间基本相同,而试块含盐量越高,脱湿速度越快。

色谱法在古代绘画胶结材料分析中的应用

本文系统总结了色谱法在古代胶结材料中的应用 ,并简要介绍了各类胶结材料组成及制作方法。

布达拉宫等处壁画起甲原因的初步分析和修复材料的筛选

壁画表面涂刷保护涂层是西藏壁画制作的主要特点之一,经过长时间各种环境因素的影响,保护涂层老化,造成壁画颜料层起甲。针对这一现象,通过红外光谱分析和同类材料老化的一般规律,初步确定了西藏壁画表面涂层为含有双键的大分子化合物,现已老化为小分子有机物,由此而产生的颜料层起甲残片性脆、难溶于水。本研究根据这一特性,提出了筛选修复加固材料的一般原则和具体思路,通过现有材料和自制材料的各种性质对比试验,筛选出了改性有机硅丙烯酸乳液作为西藏起甲壁画的修复材料,并在实际应用过程中取得了很好的加固效果。

壁画保护材料纯丙乳液的性能表征

以敦煌研究院在保护莫高窟、新疆、西藏等地古代壁画中使用的ZB-SE-3A纯丙乳液为研究对象,测定了乳液的固含量、黏度、表面张力、最低成膜温度、相对分子质量、玻璃化温度和粒径,用红外光谱表征了乳液的结构,观察了乳液乳胶粒子在透射电镜下的微观形态和乳液与壁画试块作用后在扫描电镜下的微观形貌。

3种常用壁画保护材料的力学性能和水汽透过性研究

研究了纯丙乳液、硅丙乳液和热塑性丙烯酸树脂3种材料涂膜的拉伸模量、拉伸强度、断裂伸长率,发现3种涂膜较脆、强度较小。用重新设计的透湿杯,测定了3种涂膜和用其涂覆的壁画试块的水汽透过性,并结合扫描电镜观察,发现3种涂膜的水汽透过率比较接近;3种材料涂膜对试块微观形貌的影响和对试块水汽透过性的影响之间存在关联。

ZB-WB-S砂岩加固材料的性质表征和加固作用的初步研究

本文采用为重庆大足石刻千手观音风化砂岩的加固保护而专门研制的ZB-WB-S风化砂岩加固材料和采自大足石刻岩体未风化砂岩试块为对象,选用多种材料表征方法分析了加固材料的固含量、黏度、表面张力、分子量和玻璃化转变温度;并应用傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等分析手段,研究了砂岩的物相组成。通过分析加固前后试块的红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)照片和X射线衍射(XRD)数据和谱图的变化,初步分析了砂岩加固材料ZB-WB-S与砂岩试块的结合作用。

有机硅-丙烯酸酯共聚水乳液的制备研究

利用含氢硅油、甲基丙烯酸烯丙酯和丙烯酸酯单体制备有机硅-丙烯酸酯共聚水乳液,通过单因素分析对单体配比、乳化剂用量、有机硅含量等条件优化,并对材料进行渗透性、透气性测试,同时与B72进行性能对比。结果表明,有机硅含量为8%的有机硅-丙烯酸酯共聚水乳液的综合性能最佳。

新型合成脱盐材料在治理莫高窟盐害壁画中的试验研究

以淀粉、丙烯酰胺为主要原料,制备了一种淀粉接枝聚丙烯酰胺高吸水性材料。该材料具有很好的吸水、吸盐作用,同时具有优先吸附氯化钠的特点。将该材料应用于莫高窟第98窟空鼓、酥碱壁壁画的脱盐治理,试验表明,该材料具有非常明显的脱盐效果。根据脱盐材料的特点,在空鼓壁画灌浆脱盐、酥碱壁画修复中研究了适合的脱盐工艺,效果良好。

甘肃玉门火烧沟遗址出土颜料分析

火烧沟文化属中国早期青铜文化 ,其年代经14 C测定距今 35 90± 1 0 0～ 334 0± 1 0 0年。 1 976年的发掘中 ,出土六种块团状和粉末状颜料。经过偏光显微镜等仪器分析确定它们为赭石 (FEO2 3 )、硫磺 (S)、朱砂、石膏(HgS ,CaSO4 ·2H2 )。另外红外光谱表明两种团状赭石颜料中有很多有机官能团 ,当时是否已经使用胶结材料 ,尚待进一步研究。

一种新的壁画修复材料黏结性评价装置及应用研究

为了可直接考察修复材料对壁画颜料层-地仗层(地仗层-地仗层)的黏结性,借鉴敦煌石窟泥塑制作"木骨泥胎"原理和涂层、黏接剂附着力和黏结强度测试方法,设计了一套拉拔模具。该装置解决了壁画修复材料评价中黏结界面错位,客观数据获取难,适用性差,耗时长等问题。试验测定了6种常用修复材料在质量浓度5%条件下的黏结强度,确定其黏结性强弱顺序为:纯丙乳液>聚乙烯醇PVA-1788>白乳胶>硅丙乳液>明胶(Paraloid b-72)。基于试验数据,提出选择修复材料及工作浓度时,应以接近原有胶结材料(明胶)黏结强度为宜。

敦煌壁画的盐害与日常维护

对于大型不可移动遗址制定科学的日常维护措施对文物的长久保存具有重要的意义。本文以莫高窟壁画中普遍存在的盐害为主,通过分析壁画中盐害的种类分布以及引起盐害迁移的环境因素,加之引起环境湿度改变的主要因素,提出了控制洞窟内湿度上升应当作为最主要的日常维护措施之一。

莫高窟第85窟壁画地仗酥碱模拟试验

本文以莫高窟第85窟壁画颜料、地仗以及地仗中可溶盐分析结果为依据,制作了含盐量分别为1%、6%、13%的模拟壁画试块,并将其放置于模拟空气湿度变化的实验装置中,观察试块在高低湿度循环时产生的变化。实验表明,试块中含盐量为1%时,相对湿度的变化不会造成酥碱。而含盐量为6%和13%的试块,经过一个高低湿度循环后,就开始产生酥碱的现象,且含盐量13%的较6%的试块发生酥碱的速度快。经过30多个循环后,6%和13%含盐量的试块其酥碱严重程度趋于相同。该模拟试验得到了与莫高窟85窟内相似的酥碱现象。