新型石质文物保护材料的应用探索

目前应用于石质文物保护的材料有很多种,对文物的保护起到了一定的效果,但是也存在许多问题.本文对有特殊性能的有机氟聚合物材料、纳米材料和仿生无机材料在石质文物保护中的探索研究进行了介绍,表明它们是很有潜力的新型石质文物保护材料.     

石质文物保护用有机硅材料的防开裂问题研究进展

由于石质文物具有特殊的结构,所以易遭受来自环境的侵蚀。有机硅是常用的石质文物保护材料,它作用于基体孔隙,凝胶化,增强矿物粒子问作用力,可提高石质基体耐候性能,起到一定的加固作用。然而,有机硅材料作用在基体上后,在干燥收缩过程中常常发生开裂,这样反而加速石质基体受到的水盐破坏,严重时甚至造成基体的崩解。对有机硅进行化学改性可以在一定程度上抑制这种开裂,如添加弹性链段,添加纳米粒子,通过增大保护材料弹性模量或降低有机硅收缩过程中的毛细应力,可以起到一定的防开裂效果。简要回顾了有机硅运用于石质文物保护的历史,阐述了凝胶化干燥过程中的开裂机理,对近些年来防开裂的探索进行了分析。同时展望了不开裂的复合保护材料的应用前景,为今后的石质文物保护材料研究提供了思路。     

生物修复加固材料在土木工程中的应用研究进展

生物修复加固材料生态环保、性能优异。本文综述了近年来生物修复加固材料在石质文物与历史建筑保护、混凝土裂缝修补、提高混凝土耐久性以及岩土工程等领域的应用研究进展,并探讨了材料修复加固机理、存在的问题及应用研究前景。简要梳理一下生物修复加固材料在土木工程中的应用研究思路。     

陶质彩绘文物保护材料研究新进展

陶质彩绘文物是指用硅酸盐制作的表面有彩绘颜料的文化遗产,在我国数量多,分布广,但目前整体保存的现状堪忧。由于陶质彩绘文物保护材料研究工作的缺乏,使大多数陶质彩绘文物出现表面彩绘起翘、脱落等现象。系统回顾了国内外陶质彩绘文物保护材料的研究现状,分析了目前陶质彩绘文物保护材料研究和应用方面存在的问题：陶质彩绘文物保护材料基础研究较为薄弱,有机类文物加固材料在文物保护领域中的盲用非常普遍,而对其使用的界定与利弊未进行综合评估,尤其是针对考古发掘现场出土的脆弱性陶质彩绘文物保护材料研究还未深入持续开展,导致现有陶质彩绘文物保护材料未能满足考古发掘现场保护工程的需要,陶质彩绘文物保护材料评估研究仍需借鉴相关领域的研究成果深入开展工作,在此基础上对其未来的发展方向给出了建议。     

文物保护用无机胶凝材料的研究进展

在人类早期的建筑活动中,无机胶凝材料(包括粘土、石灰、石膏、火山灰等)是最早被使用的胶凝材料。现在,这类材料已成为最重要的文物保护用材料。全面综述了加固、修补、防护类文物保护用无机胶凝材料的种类、特点、工艺、机理和应用现状,介绍了砖、石、土质文物的修复保护原则,根据文物修复实践阐述了每种材料各自的优缺点、适用条件和存在的问题,对文物保护材料进一步的研究和应用提出了一些建议。     

仿生无机材料在石质文物保护中的应用

90年代,出现了一种模拟生物矿化中无机物在有机物调制下形成过程的合成技术-仿生合成.仿生无机材料是一种具有特殊化学和物理性能的新型材料,现已越来越广泛地应用于医学材料、纳米材料、薄膜材料和多孔材料等领域.由于仿生无机材料潜在广阔的应用空间,使得仿生合成无机材料技术成为材料化学研究的热点.本文介绍了仿生合成技术的基础理论和目前仿生无机材料的应用领域.分析了仿生无机材料在石质文物保护应用中的可行性及优越性,表明是一种很有潜力的新型保护材料.     

仿生超疏水材料及其在文物保护中的应用综述

新型文物材料的研发是文物保护科学研究的重要内容之一。一种合格的文物保护材料不仅能够维持文物理化性能的完整性,而且能够保留其原真性,最大程度地保留文物的艺术价值和美学特征。目前,借鉴和"移植"材料学领域成熟的研究方法及材料是文物保护材料研发的常用手段。仿生超疏水材料是人们受到自然界许多生物表面的特殊浸润现象的启发而研发出来的一类材料的统称,作为近年来材料学研究的热点之一,它们也逐渐开始受到文物保护工作者的关注。究其根本,液态水是多种文物劣变的直接或间接原因。因此,以此类材料为文物表面进行疏水封护处理尤为适合。由于具有优异的疏水性,仿生超疏水材料能够有效地阻止液态水的附着、渗透和水蒸气的凝结,进而避免了文物表面甚至内部一系列由水引起的病变。更重要的是,当水接触角大于150°且接触角滞后值小于10°时,超疏水材料便具备了自清洁功能,即无需人为干预,表面流动的液态水(例如自然降雨)就能够在该材料处理过的文物表面自发地带走附着的污物。这种特殊的性能对文物,尤其是露天文物的保护具有重要意义。本文在分析仿生超疏水材料基本原理的基础上,总结了这类材料在文物保护领域最常用的几种制备方法,然后概括性地阐述了现阶段该类材料在石质文物、金属文物、木质文物和纺织品等多种文物疏水处理、自清洁保护中的具体实例和应用前景及独特优势;同时针对性地指出了目前仿生超疏水材料在文物保护应用中未能广泛应用的主要问题,即材料种类的不足和材料性能长期性监测的缺乏。最后,对此类材料今后的研究发展方向进行了展望。     

光稳定剂在有机高分子文物保护材料改性中的应用

有机高分子材料是一类重要的文物保护材料,但由于自身稳定性的限制,在紫外线照射下常发生光老化现象。因此,利用光稳定剂对其进行改性,对高性能文物保护材料的研制具有重要意义。综述了有机高分子文物保护材料的光老化机理和紫外线吸收剂、受阻胺、纳米光屏蔽剂3类常用稳定剂的稳定机理,并阐述了其在文物保护材料改性中的应用。     

生物修复加固石质文物研究进展

置于自然环境中的石质文物因物理、化学及生物等因素作用风化腐蚀、开裂破损而处于濒危境地,许多传统方法在应用中或因负面效应太强或因收效甚微而受局限.对结构修复加固应避免造成不可逆反应,其产物应兼具良好的相容性、有效性与耐久性,生物修复加固因应而生.综述了近年来生物修复加固方面的研究进展,并探讨了生物修复加固机理及应用研究前景.     

潮湿环境土遗址加固保护剂研究进展

土遗址是古文化遗产中重要的一部分,潮湿环境土遗址保护是世界性的难题,近年来得到了文物保护界的高度重视。在介绍潮湿环境的界定和分类的基础上,按照保护材料的化学组成分类,对近年来潮湿环境土遗址加固保护剂的研究进展进行综述,为相关研究提供参考借鉴。     

多维复合增强汽车摩擦材料

以玻璃纤维、 铜纤维、 矿物纤维、 芳纶纤维、 纳米钛酸钾晶须和片状蛭石等制备多维复合增强非石棉有机汽车摩擦材料, 构成具有“微米和纳米”尺度、 “一维（纤维）和二维（片状）”形态、 “无机和有机”材质的多维复合增强体系。基于材料的力学和摩擦磨损性能测试结果, 通过回归模型分析对复合体系配方进行了优化。通过材料的内部结构和摩擦面的形貌观察, 分析了多维复合增强体系提高材料力学和摩擦磨损性能的内在机制。结果表明, 通过优化配方, 各增强相之间表现出良好的混合和协同效应, 优化多维复合增强汽车摩擦材料的冲击强度为0.54J/cm2、 总磨损率为1.35×10-7cm3/(N·m)、 摩擦系数的变异系数为5.86%。      

Fibre reinforcement in heat-cured,microwave-cured and visible light-cured base resins

The mechanical properties at transverse deflection, bending and impact tests were examined in three fibre reinforced resins including reinforcing materials such as inorganic glass fibre and cloth, organic Kevlar fibre and combined fibres. Both heat-cured and microwave-cured reinforced materials had almost the similar pattern to the changes in the mechanical properties, as compared with those in visible light-cured reinforced resin. Their reinforcing materials increased modulus and impact energy by about two times as compared with the bases. The visible light-cured resin was, however, not effective as a base resin when reinforced with fibres tested here, indicating that the transverse deflection and modulus values in light-cured reinforced resin were similar to that in the plain base resin.     

Identification of organic materials in historic oil paintings using correlated extractionless surface-enhanced Raman scattering and fluorescence microscopy

A novel spectroscopic approach, correlated surface-enhanced Raman scattering (SERS) and fluorescence microscopy, is used to identify organic materials in two 18th century oil paintings. The vibrational fingerprint of analyte molecules is revealed using SERS, and corresponding fluorescence measurements provide a probe of local environment as well as an inherent capability to verify material identification. Correlated SERS and fluorescence measurements are performed directly on single pigment particles obtained from historic oil paintings with Ag colloids as the enhancing substrate. We demonstrate the first extractionless nonhydrolysis SERS study of oil paint as well as the potential of correlated SERS and fluorescence microscopy studies for the simultaneous identification of organic colorants and binding media in historic oil paintings.     

Composite materials in ancient structures

Mortars and concretes employed in ancient structures concern composite materials which have exhibited excellent durability through time. They were used as lining materials in cisterns, wells, aqueducts, shafts and duct drains, as supporting materials for pavements and mosaics, as plasters on external and internal walls, as supporting materials for frescoes and as joint mortars on masonry structures. They were comprised of various binding materials (or mix of them) and natural or artificial aggregates, along with natural or artificial pozzolanic additions, primarily of volcanic origin, that improved their performance and prolonged their longevity. Moreover, various types of organic substances were employed to increase plasticity and regulate setting rates, while fibrous materials were commonly used to obtain greater strengths or to avoid cracks due to the shrinkage during setting. The comprehension of the production procedures employed and of the physico-chemical and mechanical characteristics of such composite materials can be achieved by integrating properly the results of various analyses. Data obtained from tests performed on a large number of historic composites sampled from ancient structures in the Mediterranean Basin permitted the identification of physico-chemical and mechanical characteristics of the most typical mortars encountered in ancient structures.     

Fluorescence lidar monitoring of historic buildings

Laser-induced fluorescence spectra detected with high-spectral-resolution lidar on the facades of the Baptistery and the Cathedral in Parma are presented and discussed. The data show fluorescence features that are due to the stone materials that constitute the coating of the monuments and to photosynthetically active colonizations on their surfaces. This underlines the feasibility of a remote fluorescence analysis of historic facades. The data were also compared with the fluorescence lidar spectra obtained from similar lithotypes, sampled either in historic extraction areas or in sites exploited recently. The results open good prospects for spectral characterization of historic materials and identification of their provenance.     

强化Mg合金和Mg基复合材料的研究进展

Mg和Mg合金材料对现代社会发展具有举足轻重的意义.根据近期部分国内外资料并结合自身研究结果,综述了强化Mg合金和Mg基复合材料的研究和开发,介绍了几种新型的强化Mg合金和Mg基复合材料.文献表明,材料性能与合金成分,晶粒大小,增强体的类型、形状、分布、体积分数,增强体与基体的界面,制备工艺等诸多因素有关.     

废印刷电路板非金属粉增强及磨碎玻璃纤维增强聚丙烯力学性能

分别用废印刷电路板(PCB)非金属粉、磨碎玻璃纤维作为增强材料，采用熔融共混方法制备了聚丙烯(PP)基复合材料，并通过其力学性能试验和缺口冲击断面、废PCB非金属粉、磨碎玻璃纤维的形貌观察，分析研究了两种增强材料及表面改性对复合材料力学性能的影响。实验结果表明：废PCB非金属粉/PP复合材料力学性能得到了明显提高，其中拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度和弯曲模量最大增幅分别为28%、41%、86%和133%；废PCB非金属粉与磨碎玻璃纤维都能作为PP增强填料，但其韧性降低；表面改性对废PCB非金属粉/PP复合材料力学性能的影响不大，但是对磨碎玻璃纤维/PP复合材料力学性能的影响大；废 PCB非金属粉/PP复合材料综合力学性能高于磨碎玻璃纤维/PP复合材料，可代替磨碎玻璃纤维作为PP基复合材料的增强填料，不仅可以减少环境污染，实现资源再利用，而且大大降低复合材料成本。     

Portable probe gas permeability: a non-destructive test for the in-situ characterisation of historic masonry

Architecturally appropriate and technically effective conservation and maintenance of historic masonry requires meaningful characterisation of existing materials. Sampling from important historic monuments is often not allowed, so there is a need for non-destructive in-situ test. Portable probe gas permeability, developed for use in petroleum reservoir studies, has the clear potential for application in practical conservation. In particular the application of gas permeametry in-situ may help in the study of weathering and decay of historic masonry materials. A pilot experiment was carried out to evaluate the applicability of steady state portable probe permeametry for the in-situ characterisation of historic natural sandstone masonry. The in-situ surface gas permeability of recently cleaned and original un-cleaned ashlar sandstone masonry was compared and the repeatability and variability of the measurements was evaluated. The method was found to be capable of assessing the permeability contrast of the cleaned and un-cleaned sandstone, though some limitations of the test method were identified.     

树脂基复合材料用增强材料研究进展

介绍树脂基复合材料用增强材料的新进展，分析了增强材料的结构与性能。