等離子體技術(shù)在文物保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間：2023-12-01

全世界每天都會(huì)有很多古文物出土，而這些文物一旦出土就會(huì)面臨腐蝕、礦化的風(fēng)險(xiǎn)，如何有效地保護(hù)這些文物，是考古領(lǐng)域研究者們面對(duì)的一個(gè)非常棘手的問(wèn)題。將等離子體輝光放電運(yùn)用于文物保護(hù)領(lǐng)域，可以有效地去除出土文物表面的有害銹，防止有害銹進(jìn)一步腐蝕文物。利用氫氣、氬氣等氣體在等離子裝置中輝光放電來(lái)處理放置于其中的文物，從而去除文物表面的有害物質(zhì)達(dá)到文物保護(hù)的目的。這是一種新型的文物保護(hù)方法，相比較于傳統(tǒng)的化學(xué)方法保護(hù)有處理時(shí)間短、易于保存文物原始樣貌等優(yōu)點(diǎn)。

考古出土的文物按照其材料組成可分為有機(jī)和無(wú)機(jī)材料2大類，而對(duì)于這2類材料的保護(hù)處理是有所區(qū)別的。對(duì)于像木材、紙張等有機(jī)材料，保護(hù)主要是為了去除其表面的一些霉菌、真菌等生物污染物；而對(duì)于像金屬、陶瓷等這些無(wú)機(jī)材料，因其表面易被氧化、氯化等，所以主要是去除其表面的氧化物以及氯化物等。但實(shí)際上有機(jī)污染同樣會(huì)出現(xiàn)在這些無(wú)機(jī)材料的表面，也需要去除。為了保護(hù)和修復(fù)文物，溶劑型方法、表面機(jī)械方法、化學(xué)方法等多種方法被廣泛采用。然而，這些方法通常會(huì)導(dǎo)致不可逆轉(zhuǎn)的損害。與傳統(tǒng)的修復(fù)和保護(hù)方法相比，現(xiàn)代等離子體化學(xué)方法對(duì)考古文物的修復(fù)和保護(hù)更為理想。

首先，等離子體化學(xué)方法是一種干燥的處理方法，即使用等離子體化學(xué)法過(guò)程不需要使用任何化學(xué)試劑，因此可以有效防止文物在潮濕環(huán)境中的進(jìn)一步腐蝕；其次，通過(guò)避免機(jī)械沖擊和局部加熱的表面化學(xué)作用，可實(shí)現(xiàn)非接觸和非侵襲性處理；第三，可以同時(shí)修復(fù)幾種文物制品，且降低了修復(fù)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)和時(shí)間成本。

等離子體保護(hù)原理

等離子體化學(xué)法對(duì)文物的幾種不同的改性技術(shù)如下：（1）等離子體蝕刻，高能粒子攻擊材料表面，然后打破化學(xué)鍵，產(chǎn)生揮發(fā)性產(chǎn)物。在此過(guò)程中，蝕刻產(chǎn)品的揮發(fā)性和穩(wěn)定性由所選氣體或氣體混合物決定。通?？梢允褂名u素、氫化物和甲基化合物。（2）等離子體化學(xué)反應(yīng)，高活性粒子與材料反應(yīng)形成新的化學(xué)鍵。（3）等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD），在表面沉積薄膜，以防止腐蝕劑和氣體的侵襲。（4）等離子體接枝和交聯(lián)化學(xué)功能，但很少用于文物的清洗和保護(hù)。

等離子體清潔器可以用氣體產(chǎn)生的高能等離子體以溫和的方式處理文物暴露的表面。在文化遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域，等離子體技術(shù)是在低壓或大氣壓條件下進(jìn)行的無(wú)損處理技術(shù)，因此可用于清洗和保護(hù)不同類型的文物，從紙張、遺產(chǎn)照片到金屬藝術(shù)品等。以金屬制品為例，等離子體的處理過(guò)程包括2個(gè)主要步驟：去除腐蝕產(chǎn)物和沉積保護(hù)膜。在腐蝕產(chǎn)物去除方面，由于腐蝕產(chǎn)物以氧化物或氯化物為主，氫氣化學(xué)還原法主要應(yīng)用于金屬氧化物或氯化物的去除。在此過(guò)程中，氫氣與氧、氯反應(yīng)，形成OH自由基和HCL分子，從而將金屬氯化物中氯離子去除。保護(hù)膜的沉積可以防止金屬繼續(xù)被腐蝕，并且在紙張、照片等多種基材上都有廣闊的應(yīng)用前景。其原因在于可以對(duì)不同的材料進(jìn)行量身定制得到具有獨(dú)特特性的薄膜，這些獨(dú)特特性包括潤(rùn)濕性、黏附性和可染性、折射率、阻隔性、化學(xué)惰性等。此外，等離子體放電（主要是氧和氫）技術(shù)還可用于去除紙張和照片表面的微生物、消除酸性等以達(dá)到防止紙張脆化的目的。

以鐵、銀、青銅為代表的無(wú)機(jī)材料和以紙張為代表的有機(jī)材料，利用等離子體輝光放電來(lái)處理相比于傳統(tǒng)方法來(lái)說(shuō)有著較為明顯的優(yōu)勢(shì)，處理文物時(shí)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(jiàn)的油膜、微觀銹、灰塵或其他污染物，這些通常是由于處理、暴露或以前的制造或清洗過(guò)程在表面上形成的；此外，等離子清洗不會(huì)留下表面殘留物。等離子體處理是一種多功能和強(qiáng)大的技術(shù)，將等離子體應(yīng)用于考古文物的保護(hù)方面，是一種獨(dú)特的創(chuàng)新技術(shù)。

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