中国文物信息网
中国文物报社 主办
  • 综合新闻
  • 图片新闻
  • 行业动态
  • 展览资讯
  • 公告
  • 工作研究
  • 文物考古
  • 博物馆
  • 遗产保护
  • 收藏鉴赏
  • 文博副刊
  • 文博出版传媒
  • 文博技术产品
  • 法律法规
  • 中国世界遗产
  • 历史文化名城
  • 历史文化名镇(村)
  • 全国重点文物保护单位
  • 中国博物馆名录
  • 十大陈列展览
  • 十大考古新发现
  • 先进集体与先进工作者
  • 十佳图书
  • 十佳文博技术产品
  • 2017年专题
  • 2016年专题
  • 2015年专题
  • 您所在的位置:主页 > 专栏专刊 > 文博技术产品

    文博技术产品

    文物保护技术与现代科技

    发布时间:2015-10-23

    文物的科学保护

        用高新科学技术成果来保护文物, 越来越受到重视, 并形成了文物科技保护这一专门学科。文物保护学是一门新型的交叉学科, 涉及自然科学、工程技术以及人文社会科学的许多知识门类, 如气象学、环境科学、光化学、微生物学、昆虫学、自然地理学、地质学、物理学、化学、植物纤维化学、建筑技术、考古学、历史学、宗教学、美术史等。在文物保护研究中, 要采用多种科学研究的方法, 对文物进行多角度、多侧面、多层次的研究, 系统、全面、深入地揭示文物材料老化变质的规律。

      随着科学技术日新月异的发展,文物保护被赋予了更深刻更丰富的内容。

       1.分析文物的化学成分、结构,为文物保护、文物考证(判明产地和真伪等)、文物修复和复制等提供依据。

       2.探索文物裂变机理,研究组织或延续文物裂变的技术措施,提高文物抵御自然因素(如潮湿、空气污染、光辐射、虫蛀、霉变、盐腐败、氧老化等) 损害的能力。

       3.剖析文物的古代工艺之谜,如秦代青铜剑表面铬层的镀制和汉代铜镜黑漆的形成。

       4.查明文物的地下埋藏环境,如接触介质的成分和性质等,以便对文物的变化和保存条件进行分析。

       5.对文物现有的保护环境进行监测,如测试空气的污染情况,以便了解环境质量并采取相应保护措施。

       6.测定文物年代,如用碳14 法和氨基酸消旋化测定法对文物进行断代。

       7.制造优良的文物保护材料,提供尽量简便的使用工艺,为文物保护、文物修复和仿制服务。

    现代科技广泛应用带动了文物保护整体水平的提高

        近年来,文物保护工作者大胆实践、勇于攻关,现代科学技术在针对文物保存、维护和修复的过程中得以广泛应用,产生了一批优秀的技术成果,作用日益凸显。

       秦俑彩绘保护、饱水简牍和漆木器脱水保护、纸质文物脱酸、出土铁器脱盐、馆藏微环境调控等方面取得了重要突破;高新技术应用于文物保护取得重要进展,如将微波技术应用于有机质文物的杀虫灭菌,将激光技术、超声波技术应用于文物清洗,用扫描电镜、光电子能谱仪、X 射线衍射仪、电子探针等现代仪器设备用于文物病害的分析检测等,都为解决文物保护问题提供了重要的技术支撑;此外,现代技术与文物保护传统工艺的相互融合、相互促进,使传统工艺不断完善,进一步焕发出新的活力。

    抢救保护了大量珍贵的文物取得了一批保护成果

       甘肃礼县大堡子山秦公大墓出土的31 件青铜器,出土时残破不堪,精心修复后全部被鉴定为一级文物,对于研究这一时期的中国历史具有十分重要的意义。2006 年,山东青州香山汉墓出土了大量陶质彩绘文物,出土时色彩鲜艳,造型优美,价值极高。为保护这批文物,针对出土器物的腐蚀病害现状,运用X-射线衍射分析和偏光显微分析等技术手段,对出土彩绘陶器表面的白色盐分产物和陶片本体进行了检测,为彩绘陶器保护修复提供了科学依据,文物工作者根据分析结果对其进行抢救性保护修复。1000 多件文物现已全部修复完成。濒危珍贵文物的损毁状况开始得到初步遏制。

    保护机构和人才队伍建设得到了加强

       近年来,中国文化遗产研究院、故宫博物院、国家博物馆、上海博物馆等国家级保护研究机构的人员队伍素质、科研基础条件、保护修复能力大幅提升;敦煌研究院跃升为国家古代壁画保护工程技术研究中心,对全国的技术供给与技术辐射能力逐步加强;行业重点科研基地建设初具规模。陕西、湖北、河北等省份相继成立专门的文物保护修复中心,加强了本地区可移动文物保护力量;一些文物收藏单位成立专门的修复部门,强化了本单位的修复力量。保护修复专业技术人员数量有所增加。

       近年来,国家文物局结合国保专项的实施,推动以修代培工作,委托高水平机构通过保护修复项目,带动收藏单位和项目合作单位的队伍建设;还举办漆木器、壁画、丝织品、青铜器、铁质文物等各类修复技术培训班。各地也纷纷通过各种方式加强人才培养,如河南、湖北等省结合各自实际,通过开展培训、与高水平单位共建等方式,锻造了一支保护修复队伍。保护机构和人员队伍的不断壮大,为事业的发展奠定了基础。

    合作机制创新

        一是学科间的开放合作。学科高度交叉融合是文物保护的本质特征,短时间或是在今后一个很长的时间,文物系统都不可能建立和拥有完整的学科体系,以开放合作的姿态寻求解决层出不穷的文物保护问题是唯一出路。必须树立“不求所有、但求所用” 的理念,积极地利用社会各方的科技资源,协同解决文化遗产保护中遇到的各种“疑难杂症”。学科间要相互尊重、互相学习。

        二是机构间的开放合作。近年来,国家文物局与浙江省人民政府共同推动区域创新联盟的建立,探索了国家目标与区域特色协调发展的新思路;秦俑博物馆、陕西省文物保护研究院、中科院上海硅酸盐研究所、上海有机所、上海光机所等单位联合组建了“陶质彩绘文物保护技术创新联盟”,探索了“政、产、学、研、用” 协同创新的新模式;敦煌研究院、秦俑博物馆、荆州文保中心、中国丝绸博物馆在各地设立工作站,探索了科技成果转移扩散的新机制。

        三是国内与国外间的开放合作。敦煌研究院、秦俑博物馆等机构的最大收获来自于与国际一流文物保护机构的交流与合作,通过国际合作,不仅使我们在理念、技术、人才等方面都上了一个台阶,也将我们一些特色和优势领域推广到国际上,得到了国际同行的认可。

    科技对保护修复工作的支撑引领作用得到强化

       文物保护与科学技术的关系,就如同中医与西医。文物保护与中医都强调个体的差异性、价值的独特性和不可再生性,也都有一定的规律性。文物保护中的现代科技和西医一样,使用先进的测试方法、检测手段,对我们分析、判别和印证以及工作方案的制订提供了重要依据。现代科学技术的引入,不仅为我们更大限度的获取并保全文物信息、分析确定文物病害及机理、解决保护难题,提供了新的方法和手段,还进一步拓展了文物保护的科学研究内容,丰富了文物保护的理论和方法。可以说,文物的修复过程是对文物再认知的过程,只有将科学研究贯穿于文物保护修复全过程,才能保障文物保护修复工作的科学性和合理性。

    现代科学仪器在文物保护中的应用

        文物保护研究的现代化除人员素质之外,更重要的是设备的现代化。就过去的情况而言,文物部门由于设备缺乏或简陋,使得文物部门的文保研究步履艰难。科学仪器是人类感觉器官和思维器官的延长,它能帮助克服人类感觉器官的局限,在广度和深度上极大的增强认识能力,能帮助人类改进认识能力,使感性认识更加客观精确化。人的感觉易受一些主观因素的影响,同时人的感觉往往比较粗糙,所得结果只能是定性的。用先进的科学实验仪器找出文化遗产蜕变的原因和机理,然后才是保护方法和保护措施的确立。几种常用到的分析仪器及其在文保中的应用,了解他们的工作基本原理和优特点,有助于文保工作更科学的开展。

        1.发射光谱分析仪器

        这类仪器的基本原理是:不同物质的原子在受到外界能量的激发后,从激发态越迁返回至基态时,要以电磁波的形式释放出多余的能量,也就是要发射出具有特定波长的光,产生固定波长的光谱线,这种谱线叫特征谱线。由于不同元素的原子所产生的特征谱线不相同,故可根据特征谱线的波长和强度,与已知含量的标准样品相比较,得出待测物质的成分和含量。

        发射光谱分析法的优点是:A.分析速度快。例如在炼钢炉前的分析,1~2 分钟内就可以得出二十多种元素的分析结果。B.选择性好,很多化学性质很相近的元素如钽、铌、锆难以分别分析,但用光谱法则容易区别。C.灵敏度高,绝对灵敏度为10-11~10-13 克。样品损坏很少,每次取样只需几毫克。

        这类仪器常用来分析文物中的金属、陶器、玻璃、燧石等。

        2.X 射线荧光光谱仪

        这一仪器使用X 射线荧光光谱法。基本原理是:当待测样品受到X 射线照射后,各组分元素的原子受到激发而产生次级X 射线照射后,各组分元素的原子受到激发而产生的次级X 射线叫X 射线荧光。不同的元素具有波长不同的特征X 射线,其强度与元素的含量有关,故可以根据不同的波长和强度来确定待测物质中各元素的含量。此仪器的优点是:A.测定元素的范围广。B.不须破坏样品。C.分析简便快速。

        由于具有非破坏性分析的特点,常用于分析一些珍贵的文物样品。例如,鉴定古画、古陶瓷以及古代金属制品等。1965 年在湖北楚墓中出土的越王勾践剑,经X 射线萤光分析得知, 其剑身为铜锡合金, 并经过了硫化处理(含有Cu2S、Fe2S 等),因而美观耐蚀,锋利如故,从而证明了古代青铜器存在有硫化处理工艺。

        3.透射电子显微镜

        透射电子显微镜是早期发展起来的一种电子显微镜,广泛应用在生物、医学、地质、冶金等材料科学领域,用来研究物体表面的微观结构、固体颗粒的形状、大小、粒度分布,以及样品各部分对电子的散射能力等。由于电子显微镜的放大倍数大、分辨本领高。如,对出土春秋时代

    的蔡侯墓的编钟、甬钟,观察表面的铜锈,在电镜下面好像一个五光十色的溶洞,许多气孔成为中体内部与外界的通道,造成不同层次的腐蚀,铜锈的颜色从内到外依次为灰绿、蓝绿、深赭、紫红、鲜红、深绿、绿色等,斑斓起伏,蔚为奇观。

        4.扫描电子显微镜

        它与透射电镜相比,具有立体感强、放大倍数连续可调,制备样品简单等优点,因而发展很快,成为当代最有用的分析仪器之一。通过扫描电镜可以细致观察物体表面进行元素分析和晶体结构分析等。例如,文物工作者曾用扫描电镜来研究古代青铜器的加工工艺和腐蚀机理。金铜铜佛多用铜来铸造,再在表面鎏金,通过扫描电镜分析,知道鎏金中含有金和汞,证实了古文献“汞能消化金、银,使之成泥,入以镀物也” 的记载。表面鎏金技术始于战国时期。扫描电镜的特点是A.仪器分辨率高,可观察到表面60pm 的细节。B.放大倍数变化范围大,一般在10~150000 倍可调,在高倍放大下可获得比透射电镜更清晰的图像。C.图像立体感强。D.样品制备简单。E.可进行综合分析,在观察表面图像的同时,可通过装有的波长色散X 射线谱仪或能量色散X 射线谱仪对样品进行元素分析。

        5.热释光仪

        热释光现象,指一些不导电的固体结晶物质吸收放射性物质的辐射或受宇宙射线的作用,保持高能量状态,当受到外界加热时,以光的形式释放储存能量,使人能用高灵敏的光电管见到发出的光。热释光断代,是利用不导电的固体结晶物质的热释光现象来测定文物年代,优点是取样少、速度快、方法较可靠。测定年代的范围在一百万年以内。主要用于测定陶器和其他火烧粘土的年代,用于古遗址的断代以及鉴定文物的真伪。如美国纽约大都会艺术博物馆,有一件珍藏的古希腊的青铜马,曾有人怀疑它不是真品,后用热释光法从它的陶范实心中取出锆石,进行测定,证明确系两千年的制品。不仅如此,随着互联网的迅猛发展,使得对文物保护以跨越时空、跨越国界、跨越人种、跨越语言障碍,真正成为全人类关注的全球性问题。这种观念在更新,技术在传播的动态发展过程必将给人类对文化遗产的保护带来无法估量的影响。(晓余/整理)

    奥茨雪

    QQ截图20151023150104.png

      1991 年在奥地利和意大利交界的阿尔卑斯雪山发现“奥茨雪人” , 意大利博尔扎诺市博物馆的科学家运用多种现代科学技术, 对人体标本进行多方位的研究, 得到了极其丰富的历史讯息。如用碳14 测年技术, 可知其生活在5000 多年前。用医学检测和人体组织分析的方法确定其人种族系, 并知道死者生前患有关节炎和寄生虫等疾病。通过肠胃等消化系统组织的DNA 测定和分析, 可以确定当时人们的饮食结构; 根据在雪人结肠中发现的一种完整的树花粉, 可以推知其死亡时间在春末夏初; 通过对其头发微量元素铜、砷含量很高的测定, 表明他可能从事过炼铜, 而他的遗物中就有一柄欧洲迄今最早的铜斧; 通过全身CT 扫描, 发现雪人左肩内部深处有一个石制的箭镞, 为其死因的研究提供了证据。尤其是对雪人携带的武器进行了微量的DNA 检测, 找到了至少分属于4 人的不同血液样本, 推知其在生前可能参于了一次惨烈的战斗。在5000 多年前的一天, 雪人奥茨和一位同伴在雪山遭遇伏击, 他先拔箭张弓射杀两人, 接着用铜斧砍倒一人, 又用匕首扎伤一人。此期间他被打断3 根肋骨, 手掌也被利器所伤, 后背中一箭, 深人其左肺, 这一创伤使他彻底丧失了战斗能力, 在他的同伴的救护下, 虽然逃脱了敌人的追击, 但因伤重还是长眠于雪山之上。


    攻克古老壁画的“癌症”

    QQ截图20151023150227.png

     走进敦煌石窟,一幅幅精美的壁画,令人惊叹古人的神奇想象和高超技艺。可是,人们在享受其瑰丽灵动之美的同时,也不难发现,由于年代久远,它的一些地方并不和谐。有的开裂、有的剥落,有的酥碱起甲,像牛皮癣似的。也难怪,这些上千年的壁画皆可谓“垂垂老矣”,在自然营力和人为因素的影响下,染上了各种各样的病害。其中,壁画盐害是最为典型和普遍存在的一类病害,特别是壁画酥碱病害,被称为壁画的“癌症”。敦煌研究院结合实际需求,在壁画保护研究上锲而不舍,下了不少苦功夫,壁画起甲病害修复技术、壁画空鼓病害灌浆加固技术、壁画酥碱病害修复加固技术与壁画脱盐技术、壁画高保真数字化技术、壁画虚拟展示技术、高可靠无限传感微环境监测技术等方面,均取得了重要突破,也频频获得国家的褒奖。如今,这些技术成果不仅成功应用于莫高窟壁画,还辐射到了甘肃武威等其他地区,甚至青海、新疆、西藏等地,大大有益于恢复我国西部地区壁画文物健康、生动、鲜活的容颜。

    远程遥控,铜车马千里赴沪上世博

    QQ截图20151023152847.png

       秦陵铜车马是20 世纪考古史上发现的结构最为复杂、形体最为庞大的古代青铜器,被誉为“青铜之冠”。主体为青铜所铸,同时还将焊接、镶嵌、销接、活铰连接、子母扣连接、转轴连接等各种工艺技术完美地结合为一个整体。1981年至1987 年,由时任秦俑博物馆馆长吴永琪领衔,成立了铜车马科技修复攻关课题组,将传统修复技术与现代科技有机结合,创新修复工艺设计和修复技术,恢复了铜车马的原貌。该技术获国家“科学技术进步奖” 二等奖。2010 年4 月,由3500 多个零部件修复构成的“秦陵一号铜车马”,首次长途奔波1400 余公里,到达上海,成为世博会中国馆里人气最旺的展品。据介绍,“秦陵一号铜车马”自出土修复30 年来,从来没有“迈” 出过秦始皇兵马俑博物馆的大门。秦陵铜车马“做客” 世博会,不仅向世界展示了中华民族高度发达的古代科技,也是对我国先进的文物保护技术的一次严格检验。而能够“出远门” “做稀客”,则得益于物联网的“保驾护航”,是文物保护人员在为它量身定做居住环境的同时,安上了“千里眼”,通过无线遥感,实现了千里之外的实时监控,并适时做出调整。





    编辑高游