最近《我在故宮修文物》熱播引發(fā)了大家對于文物保護這樣一個冷門行業(yè)的關注。從故宮文物到敦煌壁畫，從文藝復興畫作到現(xiàn)代藝術品，無一不落滿了歲月的塵霜。文物保護的第一步，便是文物清理，為那些穿越時間的美麗拂去身上的塵土。文物清理需要足夠的耐心，細心和輕巧的技藝，才能夠規(guī)避可能對文物造成的損傷。傳統(tǒng)的方法耗費大量的人力物力，溶劑和清潔劑等傳統(tǒng)手段來清理表面的灰塵等雜質時往往會與顏料作用而破壞作品。尤其是對于近代高粗糙度的畫作，利用傳統(tǒng)手段均勻清洗不僅無法將雜質完全去除，而且容易使之溶脹?，F(xiàn)代科技的發(fā)展，為文物保護工作注入了新的力量。
在此前，佛羅倫薩大學Piero Baglioni組曾制備出包裹納米級溶劑液滴的水凝膠，這種水凝膠可以清除紙上藝術品上的膠帶。然而，這種水凝膠對現(xiàn)代藝術如文森特·梵高和巴勃羅·畢加索創(chuàng)造的有紋理的繪畫藝術手足無措。
在此前的研究基礎上，Piero Baglioni組進一步通過冷凍-溶解（FT）循環(huán)共混高、低分子量聚乙烯醇（PVA）制備出一種海綿狀多孔水凝膠（雙鏈聚合物網(wǎng)絡水凝膠-TC-PNs）。高分子量和低分子量聚合物的結合形成了海綿狀的結構，在材料中存在相互連接的微米級孔隙。這種連通的孔隙使得所捕獲的污垢能夠通過整個凝膠體進行運輸。微孔的小尺寸保證了不會有大量的水擴散到油漆里，而材料的可塑性和延展性確保它在紋理表面的任何不規(guī)則處可進行模壓。該文章以《Twin-chain polymer hydrogels based onpoly(vinylalcohol) as new advanced tool for the cleaning of modern and contemporary art》為題發(fā)表在頂級期刊PNAS上。
1.制備原理：
通過循環(huán)冷凍制備的過程中，由于高、低聚合物PVA（H-PVA，L-PVA）和水發(fā)生相分離。由于水在結晶過程中產生的擠壓力，將PVA鏈段富集起來，形成網(wǎng)狀連接點。冰晶則形成孔狀通道。由于多次凍結過程中冰的膨脹，當FT循環(huán)次數(shù)越高，孔隙截面越大時，孔壁方向性生長也越明顯。一些氣孔融合在一起，形成海綿狀的無序結構。由于L-PVA的水溶性比H-PVA強，在冷凍階段不會發(fā)生進一步的相分離，因此在循環(huán)冷凍過程中，L-PVA都被限制在水囊中。形成了如圖所示的結構。
2.?凝膠特性
pHEMA/PVP凝膠的G值為4-5×103?Pa，而本文的TC-PNs凝膠的G模量是pHEMA/ PVP的4至5倍，而且表現(xiàn)出很好的可塑性和延伸性能。因此，制備的PVA凝膠能夠適應粗糙的繪畫表面，而pHEMA/PVP剛度過大無法滲入紋理中。這種特性提高了PVA凝膠的清潔功效。與純PVA網(wǎng)絡相比，TC-PNs凝膠具有更好的延展性，可以更好地附著在涂漆表面，產生更均勻的清潔效果。此外，由于L-PVA的水解程度低于H-PVA，在孔隙表面涂上L-PVA可以使材料更有效地吸附疏水性顆粒，提高顆粒的吸收率。
3.?功效評估
作者將TC-PNs凝膠與常規(guī)清潔方法進行了比較。圖中表明，當使用傳統(tǒng)的清潔材料（和凝膠使用同樣的清潔溶劑），由于重復的機械摩擦和保水性差，最終導致了顏料的溶解和損失。而當我們使用TC-PNs凝膠清潔時，它可以便捷快速地除去表面塵土而不損傷表面。
作者還通過傅里葉變換紅外光譜（FTIR）成像進一步評估凝膠清潔效果。清潔樣品的光譜與原始模型的模型（圖3B）一致，表明有效的去污效果。此外，在原始樣品和清潔樣品之間，OH吸光度強度沒有顯著差異（圖7C），即無明顯PVA的殘留在表面上。而傳統(tǒng)增稠劑（例如，聚丙烯酸，纖維素醚）會留下殘留物，清洗后需要進行進一步?jīng)_洗。
在這些雙鏈聚合物凝膠和傳統(tǒng)清潔材料之間的測試中，新材料可更多的去除藝術品中的污垢，并更好地恢復了它們原來的亮度。并且在威尼斯佩吉·古根海姆（Peggy Guggenheim）收藏的兩幅畫作上進行了測試。
此后，水凝膠被用來成功地修復杰克遜·波洛克（美國畫家，抽象表現(xiàn)主義繪畫大師，也被公認為是美國現(xiàn)代繪畫擺脫歐洲標準，在國際藝壇建立領導地位的第一功臣，2006年11月3日，波洛克的一幅作品《1948年第5號》拍賣出全球繪畫作品最高價,達1.4億美元（約合1.096億歐元））的兩幅杰作，Two和 Eyes in the Heat。這兩幅作品展示了從傳統(tǒng)繪畫藝術到的3D表面的過渡。波洛克通過滴水技術繪制具有紋理的表面。此外，Two僅使用油漆制成，而Eyes in the Heat則使用的油和醇酸顏料，這兩種顏料對溶劑十分敏感。這些綜合原因使常規(guī)清潔工具去除污垢特別具有挑戰(zhàn)性和風險，而使用凝膠去除污垢使得原始顏料色相重現(xiàn)（圖4 A和D）。
據(jù)該團隊表示，清潔工作的成功代表著文化遺產保護向前邁出了重要的一步，并有望為子孫后代更好地保護珍貴的藝術品。
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