正在阅读: 引入石墨烯量子点,让古墓壁画更“长寿”

引入石墨烯量子点,让古墓壁画更“长寿”

2018-11-22 09:28来源:科技日报

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  价值连城的古代馆藏壁画正受到日益严重的损坏。而由于具有极好的兼容性,无机纳米材料(如纳米氢氧化钙)作为一种前景良好的壁画保护材料受到广泛关注。但到目前为止,其合成方法仍然成本高,操作复杂,而且通常使用有机溶剂。

  西北工业大学纳米能源材料研究中心教授魏秉庆团队近日在《先进功能材料》上发表论文称,他们利用简便经济的水溶液,巧妙地合成了氢氧化钙/石墨烯量子点杂化纳米材料,并将其成功应用于3处著名唐墓壁画的保护中,取得了良好的效果。

  “研究人员通过合成氢氧化钙/石墨烯量子点杂化纳米材料,提出了全新的壁画保护概念。研究结果显示,杂化纳米材料的颗粒小、尺寸均匀,具有强粘附性,使壁画加固更可行。”魏秉庆说,此外,杂化纳米材料还具有抗紫外线能力,比无机材料具有更好的保护效果。

  可更好更长时间延长壁画寿命

  “壁画的结构由外而内主要包括颜料层、白灰层、草泥层、砖墙层,白灰层的主要成分是碳酸钙。”魏秉庆介绍,而白灰层容易失效导致壁画表层受损。

  魏秉庆告诉科技日报记者,壁画保护材料主要分为有机和无机两大类。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。同时,由于形成的膜不透气,壁画最终会膨胀、粉化,从而造成壁画不可修复。

  而氢氧化钙等无机保护材料具有兼容性好、耐老化等优点。在施加到壁画表面后,氢氧化钙会与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙从而与白灰层融为一体,提高白灰层的强度,起到保护作用。通过进一步将氢氧化钙纳米化后,其表面活性及稳定性大幅增加,可以更好更长时间延长壁画的寿命。

  水溶液方法巧妙合成杂化纳米材料

  自2000年意大利学者提出纳米氢氧化钙保护壁画以来,中外学者用了近20年的努力,尝试了水溶液法、醇溶液法、微乳液法和钙金属法等方法来合成纳米氢氧化钙。“然而到目前为止,合成的氢氧化钙仍旧存在着尺寸大、渗透性差等不足。”团队成员朱金萌对记者说,此外,碳化慢、加固强度低等问题仍未得到有效解决。

  围绕这一问题,魏秉庆团队经过长时间系统研究,创造性引入石墨烯量子点。

  “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,从而实现了氢氧化钙纳米材料的可控合成,突破了困扰研究者们多年的瓶颈问题。”魏秉庆说。

  新研究采用简便经济的水溶液方法巧妙地合成“氢氧化钙/石墨烯量子点”杂化纳米材料,提出了全新的壁画保护概念。研究结果显示,该材料颗粒小(约80纳米)、尺寸均匀,且对壁画颜料具有强粘附性。由于石墨烯量子点的增强作用,氢氧化钙纳米材料完全碳化成一种稳定的“方解石”相,该相对于壁画加固十分重要。

  文物保护亟须与新材料研发紧密结合

  壁画主要包括建筑壁画、石窟壁画和墓葬壁画。新纳米材料主要应用到墓葬壁画。墓葬壁画从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,无论数量和质量上都受到人们的极大关注。

  另外唐墓壁画展示了当时社会生活的方方面面,如服饰装扮、舞蹈乐器、仪仗礼仪、传统文化等,壁画保护研究具有极为重要的意义。

  一直以来,我国都将文物保护归类于社会科学领域,注重人文研究而忽视了新材料与新技术在文物保护中的应用研究。

  同时,受西方国家文物保护思想和技术的影响,我国的文物保护理念和材料技术大都借鉴西方国家的经验。因此,如何发挥我国理工科学者的优势、与传统文物保护有机结合,并且形成具有中国特色的文物保护理念是材料科学与文物保护研究过程中遇到的困难。

  西北工业大学充分利用陕西省文物大省的优势,与陕西省考古研究院等文保单位强强联合,创新性地将当前的新型材料技术与传统保护经验相结合。魏秉庆表示,后续团队会继续研发性能更加优异的壁画保护材料,并进一步推广这些材料的应用范围,让更多亟待修复的古代壁画获得有效保护。(记者 马爱平)

[责编:蔡琳]

阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 中法关系行稳致远

  • 木雕传技艺 古建焕新生

独家策划

推荐阅读
要模仿构建类似地球、如此复杂的自然界生态系统,在小尺度上是难以保持长时间自主循环运行的。“但如果把蓝藻大幅度改造,做成人造叶片,可操作性比构建一个生态系统要容易得多”。
2019-03-25 09:54
前不久,《自然》杂志在线发表了中国科学家在早期肝细胞癌蛋白质组研究领域取得的重大科研成果。
2019-03-25 09:51
给科研项目经费“松绑”的呼声由来已久。如何既让科研人员从繁琐的报销手续中解放出来,又防止科研经费滥用,再一次成为参加全国两会的代表委员们热议的话题。
2019-03-25 09:50
“华龙一号”海内外示范工程在建4台核电机组控制棒驱动机构全部配齐。
2019-03-25 09:46
日前,美国亚利桑那州立大学航天专家约瑟夫·奥鲁克在月球和行星科学会议(LPSC)上透露,美国国家航空航天局(NASA)计划发射小卫星探测小行星“帕拉斯”。
2019-03-25 09:44
作为我国正在建设的首个全球低轨宽带互联网星座系统,虹云工程的进展备受关注。
2019-03-25 09:40
不久前,全球人工智能计算机视觉领域奠基人之一、约翰霍普金斯大学教授艾伦·尤尔抛出“深度学习(Deep learning)在计算机视觉领域的瓶颈已至”的观点,引发业内许多专家的共鸣和热议。
2019-03-25 09:39
中科院昆明动物所计算生物与医学生态学课题组近日在《自然》旗下的The ISME Journal发文,揭示人类肠道菌群多样性与疾病间不一定存在相关关系。
2019-03-25 09:35
人工智能技术和应用飞速发展,在推动经济社会创新发展的同时,也带来安全、伦理、法律法规等方面的风险挑战。
2019-03-25 09:33
传统治疗幽门螺杆菌采用铋剂四联疗法,但由于四联疗法使用药物种类多、服用方法较复杂、副反应也较多,影响医患合作。兰春慧团队以232名幽门螺杆菌临床患者为研究对象,进行随机对照试验。
2019-03-25 09:32
一直以来,如何运用高分辨率的望远镜观测到黑洞是天文学家思考的科学问题。
2019-03-25 09:31
佛山的河长通过人脸识别“签到”,就能在线上完成“巡河”工作?河涌水质不再依赖人工监测,就能实现24小时全天候智能监测、预警和治理?
2019-03-25 09:26
日前,中国国家气候变化专家委员会和英国气候变化委员会联合编写的《中—英合作气候变化风险评估——气候风险指标研究》报告(中文版)发布。
2019-03-25 09:21
有学者统计,每年新增的社会语言词汇中,有80%来源于科技领域。科技领域用词如果不能及时得以规范,会影响社会语言的健康发展。
2019-03-25 09:19
用手机摄影成了普通人的日常,可是和专业摄影器材相比,手机经常感觉“力不从心”,大视野、广角、远距离等等都难以hold住。而一部智能手机跟随“天智一号”卫星升空,却可以在太空里给地球高清实拍。
2019-03-25 09:17
自20世纪60年代以来,物理学家已在K介子和B介子(都由两个夸克组成)内发现了CP破缺现象,相关研究分别于1980年和2008年荣膺诺贝尔奖。
2019-03-25 09:16
数字孪生引入国内仅几年时间,距离广泛应用还有很长的路要走,却已是众多企业发力工业互联网的重要聚焦点。如果说前10年云计算的发展主要靠技术驱动,边缘计算则让这一技术理念更符合工业互联网的实际场景。
2019-03-25 09:12
澳大利亚一项新研究显示,长期坚持以绿叶蔬菜、鱼类、谷物等食物为主的MIND饮食,有助于保护老年人的记忆、预防痴呆症。下一步他们将在随机对照试验中评估MIND饮食的效果,并研究这种饮食模式相关的健康保护机制。
2019-03-24 13:30
1960年,为了纪念世界气象组织的成立和《世界气象组织公约》的生效,世界气象组织执行委员会决定把每年3月23日定为“世界气象日”。
2019-03-22 13:57
3月21日,我国高分辨率对地观测系统重大专项(以下简称高分专项)的两颗卫星——高分五号、六号卫星正式投入使用。自2010年批准启动实施以来,高分专项已成功发射六颗卫星,数据源不断丰富,并在国土、环保、农业、林业、测绘等领域得到广泛应用。
2019-03-22 09:40
加载更多