无损检测技术在纺织品文物保护中的应用

百检网 2022-10-18

借助无损检测技术,在不消耗文物样品的前提下,提取更多文物附载的珍贵历史信息,是一种被广泛认可和应用的文物检测技术。

 

图像技术和光谱技术是目前应用到文物保护领域*多的技术,例如在纺织品文物保护中应用的激光共聚焦/视频显微镜技术、X射线荧光光谱技术、红外光谱技术、紫外可见反射光谱技术、多光谱成像技术、拉曼光谱等技术,这些技术在解决文物的科学认知和修复保护等方面发挥着重要作用。

 

相比其他文物,纺织品文物的有机质属性导致其易受埋藏环境和保存环境的影响而出现劣化和降解,导致文物本体及其负载的历史信息流失严重,因此如何利用无损检测技术提升纺织品文物保护全过程的科学性是目前面临的重要问题,加之文物检测样品不易获取,急需建立一套行之有效的无损检测方法。

 

文物保护过程中的无损检测能为各修复操作步骤和方法对文物的影响进行实时监测;文物健康跟踪中的无损检测能及时发现影响文物安全的潜在因素,使文物得到长久保存。目前,国内针对纺织品文物的无损检测研究较少,中国丝绸博物馆/纺织品文物保护国家文物局重点科研基地的科研人员结合无损检测技术在纺织品文物的科学认知、修复保护、无损分析和本体安全无损检测中的应用特点,系统地探讨了现阶段无损检测技术在纺织品文物保护方面的优势与不足,有望有更多适合文物保护的无损检测技术得到应用,提升文物保护的科技水平。

 

1纺织品文物保护流程分析

 

纺织品文物出土后的信息提取是文物保护的重要环节,旨在提取较为完整的工艺、纤维、染料、色彩、成分、印迹等信息,如织造工艺可以通过材料、纹样、组织结构和经纬密度等要素进行判断,这些要素即为织造工艺的关键控制点。修复保护过程涉及消毒、清洁、背衬制作、修复等众多环节,利用除尘清洗中的色差、回潮率、酸碱度等可以跟踪判断清洁度和安全性。对纺织品文物保护全过程进行关键控制点分析后得到的关键控制指标如表1所示。本文也将重点对表1中的重要项目内容和关键控制指标进行分析。

 

表1 纺织品文物保护的关键控制点及分析

阶段

项目

名称

关键

控制点

关键控制点诠释

文物

信息

组织结构

工艺复原依据

经纬密度

修复背衬织物制作依据

色彩值

修复背衬材料染色依据

材料

修复材料与老化程度判断依据

病害

调查

文物病害

文物出现破损、遭朽、褪色、污染等病害的状态表现依据

色差

纺织品文物颜色变化依据

回潮率

判断纤维状态(脆化还是膨胀)依据

表面酸碱度

判断纺织品文物纤维劣化风险依据

保存

环境

温湿度

反映纺织品文物保存的温湿度是否合适

光照强度

反映纺织品文物保存的光照是否合适

杀菌

消毒

回潮率

判断纤维状态(脆化还是膨胀)依据

除尘

清洗

色差

纺织品文物颜色变化依据

表面酸碱度

判断纺织品文物纤维劣化风险依据

回潮率

判断纤维状态(脆化还是膨胀)依据

化学

加固

色差

纺织品文物颜色变化依据

回潮率

判断纤维状态(脆化还是膨胀)依据

表面酸碱度

判断纺织品文物纤维劣化风险依据

物理

修复

经纬密度

反映背衬材料是否合适

色差

纺织品文物颜色与背衬修复材料匹配依据

表面酸碱度

判断纺织品文物纤维劣化风险依据

填充

模具

Oddy指标

铜、铅、银腐蚀变化反映材料安全性依据

酸碱度

模具酸碱度反映材料适用性依据

缓冲

包装

Oddy指标

铜、铅、银腐蚀变化反映材料安全性依据

酸碱度

包装材料酸碱度反映材料适用性依据

包装规范指标

反映文物运输包装的物理指标

保存

环境

温湿度

反映纺织品文物保存的温湿度是否合适

光照强度

反映纺织品文物保存的光照是否合适

文物

安全性

保存过程病害

文物出现破损、断折、发霉、里外伸缩不一、背衬材料变色、污染等病害的状态表现依据

展览过程病害

文物出现缝线开裂、破损、褪色等病害的状态表现依据

运输过程病害

文物出现变形、破损等病害的状态表现依据

色差

纺织品文物颜色发生变化依据

回潮率

判断纤维状态(脆化还是膨胀)依据

表面酸碱度

判断纺织品文物纤维劣化风险依据

 

2纺织品文物信息的无损分析

 

工艺信息

 

纺织品是通过织造方法制作的织物,其组织结构、经纬密度、捻度、纱线粗细、针法等是了解纺织品文物历史工艺信息的重要因素,利用显微镜成像可以直观地拍摄并精确测量其尺寸,如采用日本Scalar显微镜(放大30倍)拍摄的织物(见图1)纬密为30根/cm,无捻;经密为77根/cm,弱捻或无捻。目前可通过二维和三维视频显微镜实现织物工艺信息的观察,放大倍数为20~2000倍,相比于二维视频显微镜,三维视频显微镜通过景深叠加能够更好地处理织物表面聚焦失真,但由于叠加计算,图像分辨率会降低。

 

纤维测量

 

古代毛织物及裘皮文物所使用的动物纤维种类繁多,利用毛纤维表面的鳞片特征,包括鳞片形状、鳞片直径、翘角、厚度、间距等,可以初步判别纤维的种属来源。可通过激光共聚焦显微镜对样本进行逐点扫描,逐层获得二维光学横断面图像,再通过三维重建获得其三维图像及结构尺寸。

 

采用德国卡尔蔡司Axio CSM 700型激光共聚焦显微镜拍摄的绵羊毛纤维鳞片如图2所示,可知其鳞片高度为16~19μm;鳞片翘角为29°~34°;鳞片厚度为0.56~0.64μm。相比扫描电镜,激光共聚焦显微镜可无损地拍摄纤维结构尺寸的立体图像,测量较为准确。

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