等離子體技術在文物保護領域的作用
全世界每天都會有很多古文物出土,而這些文物一旦出土就會面臨腐蝕、礦化的風險,如何有效地保護 這些文物,是考古領域研究者們面對的一個非常棘手的問題。
等離子體輝光放電運用于文物保護領域,可以有效地去除出土文物表面的有害銹,防止有害銹進一步腐蝕文物。利用氫氣、氬氣等氣體在等離子清洗機裝置中輝光放電來處理
放置于其中的文物,從而去除文物表面的有害物質達到文物保護的目的。這是一種新型的文物保護方法,相比較于傳統的化學方法保護有處理時間短、易于保存文物原始樣貌
等優點。
與傳統的修復和保護方法相比,現代等離子體化學方法對考古文物的修復和保護更為理想。
使用等離子體化學法過程不需要使用任何化學試劑,因此可以有效防止文物在潮濕環境中的進一步腐蝕;
其次,通過避免機械沖擊和局部加熱的表面化學作用,可實現非接觸和非侵襲性處理;
第三,可以同時修復幾種文物制品,且降低了修復過程的經濟和時間成本。
PLUTO-M等離子清洗機
PLUTOVAC射頻等離子清洗機,兼顧物理作用和化學作用,其表面處理能力,可以完美兼容各種樣品和實驗目的。
以金屬制品為例,等離子體的處理過程包括2個主要步驟:去除腐蝕產物和沉積保護膜。
在腐蝕產物去除方面,由于腐蝕產物以氧化物或氯化物為主,氫氣化學還原法主要應用于金屬氧化物或氯化物的去除。在此過程中, 氫氣與氧、氯反應,形成OH自由基和
HC1分子,從而將金屬氯化物中氯離子去除。保護膜的沉積可以防止金屬繼續被腐蝕,并且在紙張、照片等多種基材上都有廣闊的應用前景。
鐵質考古文物的保護面臨兩個問題。
第一個問題與結殼有關,這是一種覆蓋在文物表面的堅硬的團 聚層,由土壤和遷移的氧化物組成。
第二個問題是防止文物的進一步腐蝕。
利用氫等離子體處理鐵質文物 可以非常有效地解決這2個問題。將鐵制品放在氫等離子體中處理,其表面的結殼會變得特別松軟,用手術刀即可去除。而相對于第一種問題,
第二個問題防止進一步腐蝕就顯得相對困難,鐵制品表面含有鐵的氧化物和鐵的氯化物,防止鐵制品的進一步腐蝕就是要去除這2種化合物。對于鐵的氧化物,可以利用氫等
離子體有效去除,但并非100%,而該法并不能很有效地完全去除鐵制品文物表面的氯化物,只能將其含量降低在一定范圍之內,然后再在其表面覆蓋一層防護層,以防止其
進一步腐蝕。
通常銅基文物最具腐蝕性的腐蝕劑是氯,銅和來自土壤的陰離子氯之間相互作用形成氯化亞銅,這種氯化亞銅位于外部銅銹和金屬銅之間的界面?;钚月然瘉嗐~暴露于大氣中,
與水分和氧氣接觸會導致銅的 連續溶解——“青銅病”
等離子體應用于腐蝕金屬工件的清洗和處理已有多年的歷史。
等離子體處理可以沉積納米結構薄膜,根據所生成薄膜的特性修改某些表面特性,所以可以在青銅器表面利用等離子體沉積納米薄膜,納米薄膜可以改變青銅器表面的性能,
如拒水性能,從而改變其耐腐蝕性,有效地保護了青銅器文 物,且不影響文物的美觀。
PLUTO-MC(8L) 真空等離子體涂覆(鍍膜)設備
Pluto-MC利用等離子體改性時,將試樣置于特定的離子處理裝置中,通過高能態的等離子轟擊試樣的表面,將能量傳遞給試樣表層的分子,使試樣發生熱蝕、交聯、降解和
氧化反應,并使試樣表面發生C-F鍵和C-C鍵的斷裂,產生大量自由基或引進某些極性基團,從而優化試樣表面的性能。
紙張變質的原因有很多,如微生物污染、氧化、酸化等,真菌和細菌的生長會導致紙張上長滿斑,而且會影響紙張的強度。等離子體處理可以去除微生物污染,同時提高紙張的
強度。等離子體處理涉及到很多參數,這些參數會同時影響到微生物的去除及紙張的強度,所以問題的關鍵在于選擇合適的參數,使得既可以去除微生物又可以使紙張的強度
得到最大的提升。使用氫氣輝光等離子體,可以使紙的穩定性提高 20% ;并且使用氫等離子體,也可以同時實現微生物污染的滅活和紙張的清潔;氧氣等離子體處理更有效。
輝光等離子體去除微生物和紙張穩定處理是一種新的創新性的紙修復技術。
小結:
以鐵、銀、青銅為代表的無機材料和以紙張為代表 的有機材料,利用等離子清洗機體輝光放電來處理相比于傳統方法來說有著較為明顯的優勢,處理文物時間短、而且
能夠較好地保留文物表面的整潔度。等離子清洗可以去除不可見的油膜、微觀銹、灰塵或其他污染物即, 這些通常是由于處理、暴露或以前的制造或清洗過程在表面上
形成的;此外,等離子清洗不會留下表面殘留物。
等離子清洗機處理是一種多功能和強大的技術,將等離子體應用于考古文物的保護方面,是一種獨特的創新技術。