等離子體技術在文物保護領域的應用

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

全世界每天都會有很多古文物出土，而這些文物一旦出土就會面臨腐蝕、礦化的風險，如何有效地保護這些文物，是考古領域研究者們面對的一個非常棘手的問題。將等離子體輝光放電運用于文物保護領域，可以有效地去除出土文物表面的有害銹，防止有害銹進一步腐蝕文物。利用氫氣、氬氣等氣體在等離子裝置中輝光放電來處理放置于其中的文物，從而去除文物表面的有害物質達到文物保護的目的。這是一種新型的文物保護方法，相比較于傳統(tǒng)的化學方法保護有處理時間短、易于保存文物原始樣貌等優(yōu)點。

考古出土的文物按照其材料組成可分為有機和無機材料2大類，而對于這2類材料的保護處理是有所區(qū)別的。對于像木材、紙張等有機材料，保護主要是為了去除其表面的一些霉菌、真菌等生物污染物；而對于像金屬、陶瓷等這些無機材料，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。但實際上有機污染同樣會出現(xiàn)在這些無機材料的表面，也需要去除。為了保護和修復文物，溶劑型方法、表面機械方法、化學方法等多種方法被廣泛采用。然而，這些方法通常會導致不可逆轉的損害。與傳統(tǒng)的修復和保護方法相比，現(xiàn)代等離子體化學方法對考古文物的修復和保護更為理想。

首先，等離子體化學方法是一種干燥的處理方法，即使用等離子體化學法過程不需要使用任何化學試劑，因此可以有效防止文物在潮濕環(huán)境中的進一步腐蝕；其次，通過避免機械沖擊和局部加熱的表面化學作用，可實現(xiàn)非接觸和非侵襲性處理；第三，可以同時修復幾種文物制品，且降低了修復過程的經濟和時間成本。

等離子體保護原理

等離子體化學法對文物的幾種不同的改性技術如下：（1）等離子體蝕刻，高能粒子攻擊材料表面，然后打破化學鍵，產生揮發(fā)性產物。在此過程中，蝕刻產品的揮發(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）等離子體化學反應，高活性粒子與材料反應形成新的化學鍵。（3）等離子體增強化學氣相沉積（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)化學功能，但很少用于文物的清洗和保護。

等離子體清潔器可以用氣體產生的高能等離子體以溫和的方式處理文物暴露的表面。在文化遺產保護領域，等離子體技術是在低壓或大氣壓條件下進行的無損處理技術，因此可用于清洗和保護不同類型的文物，從紙張、遺產照片到金屬藝術品等。以金屬制品為例，等離子體的處理過程包括2個主要步驟：去除腐蝕產物和沉積保護膜。在腐蝕產物去除方面，由于腐蝕產物以氧化物或氯化物為主，氫氣化學還原法主要應用于金屬氧化物或氯化物的去除。在此過程中，氫氣與氧、氯反應，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用前景。其原因在于可以對不同的材料進行量身定制得到具有獨特特性的薄膜，這些獨特特性包括潤濕性、黏附性和可染性、折射率、阻隔性、化學惰性等。此外，等離子體放電（主要是氧和氫）技術還可用于去除紙張和照片表面的微生物、消除酸性等以達到防止紙張脆化的目的。

以鐵、銀、青銅為代表的無機材料和以紙張為代表的有機材料，利用等離子體輝光放電來處理相比于傳統(tǒng)方法來說有著較為明顯的優(yōu)勢，處理文物時間短、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程在表面上形成的；此外，等離子清洗不會留下表面殘留物。等離子體處理是一種多功能和強大的技術，將等離子體應用于考古文物的保護方面，是一種獨特的創(chuàng)新技術。