提起文物保护,不少人都认为这是社会科学领域专家的特长。但是,在西北工业大学纳米能源材料研究中心,却有一群热心于壁画保护的材料科学家,他们专攻“材料科学与考古研究”这一新的研究方向,研究新材料与新技术在文物保护中的作用。
古代馆藏壁画是人类社会发展的宝贵财富,壁画主要包括建筑壁画、石窟壁画和墓葬壁画。墓葬壁画的时间和范围分布都很广泛,从4200年前的石峁遗址壁画到唐、宋、元、明、清历代均有发现墓葬壁画,尤其唐朝,无论数量和质量上都受到人们的极大关注。但是人类不得不面临的一个现实问题是,目前有大量墓葬壁画出现很多病害,亟须修复。
目前壁画保护材料主要分为有机和无机材料两大类,但是有机保护材料与壁画本体兼容性差,长时间使用容易老化、变脆变黄,导致机械性下降。而类似于氢氧化钙的无机保护材料,具有兼容性好、耐老化的优点。2000年,意大利学者提出利用纳米氢氧化钙保护壁画。由于纳米尺寸效应,氢氧化钙的化学、物理特性会发生改变,表面活性及稳定性大幅增加,保护效果会获得显著提升。
围绕这个困扰了科学家近20年的问题,课题组提出了一个新思路——引入石墨烯量子点。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”。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。
陕西省拥有丰富的文物资源,2014年,西北工业大学纳米能源材料研究中心首席科学家魏秉庆教授发挥团队在纳米材料研究方面的优势,提出了“材料科学与文物保护研究”这一新的研究方向。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。