纸质文物的热裂解气相色谱-质谱应用研究

对纸质文物的科学认知是保护这类珍贵文化遗产的关键。本研究将热裂解气相色谱-质谱(Py-GC/MS)技术应用到中国传统的四类典型手工纸(竹纸、麻纸、桑皮纸和构皮纸)的分析中,结果表明竹纸中苯酚类物质含量较高,桑皮纸和构皮纸中含有大分子三萜类特征物(如β-香树脂醇、α-香树脂醇和豆甾-3,5-二烯等物质),而麻纸中则无此类特征物——利用这些特征化合物可以区分竹纸、麻纸和桑皮/构皮纸。将这一成果应用到一副清代蜡笺纸对联的分析中:确定了该书法用纸为皮纸(桑皮纸或构皮纸);检测出长链脂肪酸和醇类物质,表明蜡笺纸的制作使用了蜂蜡;检测出吡咯及其衍生物,表明该书法蜡笺纸装裱时所用的胶结材料为动物胶;另外检测到了生物碱类物质,表明该蜡笺纸使用了植物染料。综合以上研究表明,Py-GC/MS方法不仅能够确定中国传统纸质文物的纤维来源,同时可以确定纸质文物上蜡、胶结物及染料等信息;结合传统的赫兹伯格(Herzberg)染色法,进一步确定了皮纸的具体种类。蜡笺纸文物材料信息的检测识别可为文物保护与修复工作提供科学依据,此研究方法为纸质文物的科学认知提供新思路。

可持续性纸质文物保存环境温湿度调控策略研究

本研究分析了华北平原12间恒温恒湿库房和45间温湿度轻控制库房的历史温湿度,并计算了纸质文物在上述历史温湿度下保存的预期寿命和机械损伤风险。结果表明,恒温恒湿控制时,允许保存温度在推荐范围内随外界气候变化存在一定的季节波动,能够在不影响纸质文物安全的情况下,提高温湿度控制的能源经济性和保存环境的温湿度稳定性。在华北平原,大部分时段轻控制温湿度能保证纸质文物安全。凉爽/干燥季节低温保存,当大气湿度升高致保存湿度接近允许上限时,提高温度设定值,当保存温度达到允许上限后再同时控制温湿度,是全年或季节性凉爽/干燥地区的一种可持续性纸质文物保存温湿度调控策略。

樟木挥发性有机物成分分析及对中国纸质文物材料颜色的影响研究

樟木是中国传统纸质文物在包装和展陈方面的常用材料,其挥发性有机物成分是影响文物保存环境因素之一。本文通过气相色谱-质谱联用技术对4种树龄樟木挥发性有机物进行了分析,并通过环境模拟实验舱法探讨两种不同树龄樟木对纸张载体和颜料颜色的影响。结果表明:樟木挥发性有机物成分非常复杂,不同树龄樟木成分含量存在一定的差异;随着在樟木环境中放置时间延长,颜料颜色变化有增大的趋势,特别是提高环境温度后,在樟木挥发性有机物和高温协同作用下颜料的变色被加剧。鉴于此,樟木类材料不适用于纸质文物的长期保存。

X射线衍射技术在纸张、纸质文物分析和保护研究中的应用

X射线衍射(XRD)技术作为一种研究物质微观结构的重要手段,在纸张、纸质文物分析和保护研究中有重要的应用,其应用范围不断得到拓展。在纸张、纸质文物分析和保护研究中使用XRD可充分体现其检测时使用所具有的样品用量少、操作简单可行、在检测过程中不会损伤和污染样品等优点。本文对XRD在纸张纤维、填料、涂料、表面颜料检测及其在造纸、纸张鉴定、文物研究与保护等领域中的应用进行了分类介绍。虽然XRD对分析纸张结构信息具有重要作用,适用于样品量少且珍贵的纸张、纸质文物,但该技术在测试范围、多组分物质复合衍射图分析、填料成分细致化鉴别等方面还存在局限,可结合其他方法使用,以便得到被检测物更全面、准确的信息。

基于WOS和DII数据库的纸质文物研究进展分析

纸质文物包括古籍、书画、档案等,因其蕴含的丰厚历史价值及不易保存的特点受到学术界的关注。为全面宏观地了解纸质文物最新国际研究进展及发展态势,本课题从基础研究和技术研发2个角度,基于Web of Science和Derwent Innovations Index数据库,通过文献计量学方法对全球纸质文物研究领域的发展态势进行了全面分析。分析结果显示,全球纸质文物研究自2015年开始快速发展,其中中国处于领先。在基础研究方面,研究热点集中在纸质文物纸张保护研究、纸质文物老化及降解机制、纸质文物内容揭示及保护和纸质文物无损鉴定技术4个主题。在技术研发方面,纸张处理与存储、人工智能和深度学习技术应用、纸质文物展示与保存以及信息检索与数字化管理是主要课题。综合分析表明,纸张保护始终是纸质文物研究的核心议题,先进材料科学、数字化技术、光谱学和成像技术的应用与发展将推动纸质文物保护研究迈向现代化、数字化的新阶段。

清宫廷清水连四纸浅探

清宫廷档案中对清水连四纸多有记载,但现有研究深度尚显不足。本研究从清宫廷档案切入,结合实物样品,对清水连四纸的基本信息和实物形态进行了阐述。清水连四纸产自清代江南省,色泽洁白,薄细滑润,价格在各类官商采办纸品内属中等水平,且主要用途为裱作、匣作、敬神、修书等。旻宁御笔并蒂含芳文物样品的托纸与覆背纸纤维的显微分析显示二者成分均为毛竹。

科技手段在纸质文物断代研究中的应用

为更好地阐释纸质文物内涵及其承载的相关信息,断代成为了纸质文物研究中广受关注的问题。除了传统的目鉴与考订等方法之外,科技手段已逐渐应用于纸质文物的断代研究,其基本原则是无损或微损地提取与年代相关的物质信息。其中显微分析法、^(14)C测年法和建立纸张年龄相关性模型的方法,是基于纸张本体的断代方法;气相色谱质谱、拉曼光谱、近红外光谱、X射线衍射等方法,可以对纸质文物上的墨、颜料、印泥的种类进行判断,在结合文献资料的基础上,可给定纸质文物的年代的上限;红外线摄影法可以对纸质文物隐藏的与年代相关的物质信息进行提取。关于纸质文物断代研究中的科技方法,现阶段还处在不断发展之中,相信未来会有更多科技手段用于纸质文物的断代研究之中。

N,N,N-三(乙氧基硅丙烷)三聚氰胺用于纸质文物保护

以三聚氯氰为骨架,接枝氨基硅氧烷类物质KH-550,并将所合成产物N,N,N-三(乙氧基硅丙烷)三聚氰胺(TEPSMA)应用于纸质文物保护处理。通过加速热老化对TEPSMA处理前后纸张的pH值、抗张强度、碱残留及纸张纤维断裂率进行测定。结果表明,经过TEPSMA处理后,纸张pH值得到明显的提高(从3.2到7.7～8.7左右),抗张强度亦从915 N/m上升到1300 N/m,且TEPS-MA处理前后纸张颜色变化轻微(ΔE*=1.72);热老化实验表明,经过TEPSMA处理后的纸张pH值能够保持在中性或弱碱性并残留一定的碱,抗张强度维持在一个比较稳定的值1200 N/m左右;对比处理前后纸张纤维素聚合度,处理后的纸张纤维纤维素聚合度下降轻微,表明纸张经TEPSMA处理后,能够显著降低纸张老化速率。

环境参数对纸质文物病害作用及其光纤光谱在线检测技术

为了探索光照、湿度、CO_(2)体积分数对纸质文物病害作用,搭建了环境参数病害纸质样品实验系统,构建了光纤光谱传感器及其检测系统。实验研究表明:蓝紫光和红光对纸质文物病害作用强度高于黄光,纸质样品经蓝紫光和红光辐射后由于热效应导致纤维素发生光分解反应;低湿度作用后纤维素收缩,高湿度作用后在样品表面滋生大量霉菌发生腐蚀侵蚀生化反应;高体积分数CO_(2)作用使纤维素发生酸解反应,导致纸质样品形貌特征发生变化、抗张强度降低、热稳定性降低。纸质样品病害发生后,光纤光谱传感器输出信号在275 nm出现了特征吸收峰;当纸质样品表面附着有霉菌微生物时,特征吸收峰漂移至300 nm。26℃、黄光、相对湿度55%和低CO_(2)体积分数的环境有利于保存纸质样品。

纸质文物修复做旧用黄色系植物染色材料存在问题及解决措施

本研究梳理了修复装裱用纸做旧处理过程常用黄色系植物染色材料的种类及其应用实践中可能存在的问题。结果表明,根据色素化学结构,黄色系植物染料可以分为黄酮类、类胡萝卜素类、生物碱类、蒽醌类、单宁类、姜黄类6类。当前植物染液染制修复用纸存在的隐患主要有染液呈酸性、染液染纸易变色以及染液杂质含量高成分复杂3方面问题。为此,提出通过添加碱性物质调节染液的酸碱度,通过添加适量胶料、固色剂或在染色后对纸张汽蒸加热等方法,以实现染纸的固色效果等。此外,借鉴纺织领域利用植物染料染色棉麻织物的改性研究,提出黄色系植物染料改性使用的可行路径,探寻提高纸质文物修复用的植物染料安全性的思路和方法,以期为纸质文物修复提供一些帮助。

纸质文物的清洗研究

纸质文物因其自身特性,易受环境因素和人为因素影响,从而造成各种污染,如水浸、泥斑附着、油污浸染、霉菌滋生等。这些污染物长时间作用在纸质文物上,会造成不同程度的损坏,减少其寿命,为文物保护工作增加困难,因此对纸质文物开展清洗工作至关重要,对清洗方法、清洗材料、清洗技术的选择与运用更是重中之重。本文将归纳总结近五年国内纸质文物的清洗材料与方法,为文物保护工作者开展相关研究提供新思路和新参考。

基于表面显微分析技术的古代纸张纤维组成无损鉴别方法浅述

古纸样本纤维组成的分析鉴别是文物保护与修复的基础和关键。目前已有的鉴别方法主要有显微分析法、热裂解气相色谱质谱联用法和傅里叶变换红外光谱法。使用光学显微镜直接观察纸张表面过去常用于分析古纸加工的特征,无法鉴别纤维的组成。本研究通过调整光学显微镜的照明模式、光照角度,在不同放大倍数下观察纸张表面的纤维形态、尺寸、纹理、细胞腔形态以及杂细胞、非细胞类杂质的形态特征,实现了完全无损的古纸样本纤维组成多角度综合鉴别分析,并以3种古纸样品的分析过程为例展示其鉴别过程。

纺织品和纸质文物的霉菌防治

纺织品文物与纸质文物在分类上都属于有机物,在文物众多病害中霉菌侵害是两者共同的病害,霉菌繁衍原因及治理办法有很多共通之处。我国现存纸质、纺织品文物数量庞大,它们是不可再生、不可替代的中华优秀文化资源,文章采取物理防治和化学防治两种途径,分条列举出文物保护机构常见的几种霉菌防治办法。

智慧化博物馆馆藏纸质文物保护与修复技术研究

物联网技术在博物馆文物保护中的应用,可以有效提升博物馆文物保护的智慧化水平,更加契合智慧博物馆的发展要求。纸质文物作为人类文化遗产的重要组成部分,承载着丰富的历史、文化与知识信息。随着时间推移和环境侵蚀,这些珍贵的文献正遭受着或许无法挽回的损害。因此,对智慧化博物馆纸质文物进行修复和保护的重要性及其面临的挑战进行研究成为必要。基于此,阐述了现代修复技术的进步和在智慧化博物馆纸质文物保护中的重要作用,特别是细菌纤维素加固法、超声雾化脱酸技术与各类清洁技术的实践应用,进一步完善了智慧化纸质文物的保护与修复策略,旨在为博物馆的文物保护工作提供科学、有效的参考和指导。

碳酸氢钠水溶液应用于图书文物水相脱酸效果研究

采用水相脱酸法对纸张进行脱酸处理,具有经济性强、脱酸效果理想、操作难度相对较低等优点。以碳酸氢钠水溶液为例,对其应用于图书文物水相脱酸的效果进行分析,分析了碳酸氢钠水溶液对图书文物纸张表面pH值、耐折度、抗张强度等的影响。结果表明:当碳酸氢钠水溶液中碳酸氢钠质量分数为0.2%时,溶液的综合脱酸效果最为理想。

纸质文物的无损和微损分析技术及应用评价

纸质文物的保护、修复和鉴定工作需要对纸张和写印材料的构成、成分及年代进行分析。随着对纸质文物保护的重视程度不断提高,无损和微损分析技术相较于有损分析更加受到关注。本文梳理了用于纸质文物无损和微损分析的一系列相关技术,包括原子力显微镜分析、显微共聚焦拉曼光谱法、X射线光电子能谱法、光导纤维反射光谱法、太赫兹光谱法、微计算机断层扫描、表面解吸常压化学电离质谱法、飞行时间二次离子质谱法、热裂解气相色谱-质谱法、加速器质谱法、近红外光谱法结合化学计量学(主成分分析)或人工智能算法(卷积神经网络)等,并对其在纸质文物的原料鉴别、染料成分及年代分析等方面的应用发展进行了展望。纸质文物研究涉及多个学科,通过这些分析技术与实际工作的深入融合、学术交流的加强以及相关标准研究的推动,纸质文物保护、修复和鉴定工作的快速发展将得到有力的促进。

胶矾水对纸张耐久性的影响机制研究

胶矾水具有加固墨色、改善纸张抗水性和润墨性的作用,在书画创作、装裱与修复领域应用广泛。然而,胶矾水所引起的纸张酸化劣化问题为书画类纸质文物的保护带来了严峻挑战。为了深入研究胶矾水对纸张耐久性的影响机制,本文以纯纤维素纸为研究对象,将不同浓度的明胶与明矾溶液,单独或混合施加于纸张表面,经加速老化后,从纸张酸度、还原羰基含量、纤维形貌、色度等方面分析纸张性能的变化规律。通过比较不同浓度施胶矾纸张的pH值与还原羰基含量,发现湿热老化条件下,胶矾水中的明矾含量是影响纸张酸化与纤维素降解程度的主要因素。对比分析相同浓度下单独施胶、施矾与混合施胶矾纸张的还原羰基含量,发现明胶在一定程度上抑制了明矾对纸张纤维素的降解能力,从而减缓了纸张的酸降解速率。由于明胶经湿热老化后会显著变黄,纸张中的明胶含量主导了纸张的色差变化程度。本研究加深了胶矾水对纸张降解作用机制的认识,为纸质文物保护中胶矾水的应用提供了理论支撑。

国家博物馆藏清代《通鉴纪事本末》纸墨材料的科学研究

本研究以中国国家博物馆藏清代刻本《通鉴纪事本末》为研究对象,利用扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDS)、大幅面微区XRF成像(MA-XRF)、显微共聚焦拉曼光谱(Raman)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、箭型固相微萃取-气相色谱/质谱(SPME Arrow-GC/MS)研究了古籍纸张的无机元素、化学结构、印刷墨迹成分、挥发性有机物组成等。结果表明,古籍纸张的无机元素主要为Ca、S、K,并在潮线处富集;墨迹颜料为松烟墨;护页纸张保存状况较好,无明显氧化。对纸张挥发性有机物的非靶筛查共筛选出58种化合物,其中既包含了纸张的老化产物,也包括使用和历史保存过程中吸附的物质,这些物质共同构成了古籍的“旧书气味”。

宁夏回族自治区博物馆藏纸质革命文物的调查与预防性保护展望

宁夏回族自治区博物馆是陕甘宁边区纸质革命文物的重要收藏单位。本文主要从宁夏回族自治区博物馆藏纸质革命文物的类别、特点和保存现状3个方面进行分析讨论,针对存在的问题提出以下3点建议:完善和细化馆藏纸质革命文物的账目信息,实现高效快捷的信息检索和精准定位;科学制定纸质革命文物预防性保护方法和计划;加快完成纸质革命文物数字化。

脱酸加固技术在脆化纸质文物修复中的应用研究

脆化纸质文物增强处理过程中,主要依靠纤维原位接枝技术对纸质进行修复,未考虑老化的根本原因,使修复后纸质的撕裂指数依旧较高。因此,提出将脱酸加固技术应用到脆化纸质文物修复过程中。首先利用Kirsch算子分析多角度拍摄的脆化纸质文物图像,获取边缘特征并计算出图像边缘强度,与参考图像进行对比,检测文物表面污损;其次,应用激光清洁技术对文物纸质表面产生热冲击,清除纳米级污染物微粒;再次,借助大气压非平衡等离子体结构,将脱酸剂溶液中的OH-离子转移到纸质上,与酸性物质中和实现文物脱酸修复;最后,运用离心静电纺丝设备将聚偏二氟乙烯材料转化为纤维,覆盖到脱酸修复后的文物上,达到加固脆化纸质文物的目的。实验结果表明:应用脱酸加固技术实现脆化纸质文物修复后,进行为期18天的紫外老化处理,纸质的撕裂指数为1.5mN·m^(2)·g^(-1),更好地满足了文物保护要求。