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让国宝 “活起来”,岛津科技解密古漆器髹漆工艺

岛津发布时间:2020/06/22 10:43 点击: 加载中..

导 语

近年来,中央台的一档文博探索类节目《国家宝藏》,唤起了大众对文物保护、文明守护的重视。节目中的国宝守护人为大家讲述“大国重器”们的前世今生,解读中华文化的基因密码。岛津公司的Py-GC/MS作为一把研究古代漆器的利剑,可以很好的帮助我们了解历朝历代漆器组成、结构及髹(xiū)漆工艺的流变历程,为探讨文物的史学意义、文物的修复与保护提供科学依据,真正的实现让国宝活起来

 

披津斩历,重塑辉煌

一直以来,在人民群众的眼中,文物都是高高在上,冷艳而高不可攀的。许多科研工作者一直致力于在文物与人之间建立联结,拉近当代人与历史文物的距离,引导更多的科技生产投向古典文化,让更多的历史符号在新时代的新语境下,焕发出新的生命力,真正成为活着的传承。

 

漆器是中华民族珍贵的文化瑰宝,是中华民族对人类文明的伟大贡献。由于漆器样品的珍贵性和特殊性(不溶于酸、碱和有机溶剂,难以预处理),很难通过常规的分析方法来剖析。Py-GC/MS是一种分析聚合物、塑料、橡胶、涂料、染料、树脂、涂层、纤维、木材等不溶性材料和聚合物的分析方法。

 

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岛津公司多功能热裂解仪EGA/PY-3030D特点主要有:

  • 热分解温度高达1050°C,快速升温(600°C/min)和快速冷却(100°C/min)

  • 可进行多步热脱附模式;

 

  • 检索软件F-Search和多样质谱库(聚合物裂解产物质谱库、添加剂谱库等)

 

Py-GC/MS系统分析具有用量少、灵敏度高、分析速度快,信息量大等特点,适用于各种形式的样品,可直接对固体样品进行测定。Py-GC/MS技术是直接将高分子聚合物裂解成小分子碎片混合物,经气相色谱分离后,由质谱检测器检测,最后通过对高聚物裂解后的分子碎片指纹信息的提取、拼接来获得其物质组成,是鉴别漆器等类似高分子材料化学成分的最佳方法之一。

 


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热裂解-气相色谱质谱仪的分析原理图

 

武汉大学童华教授课题组近些年来一直致力于多层漆器复杂基质材料/组成、结构和髹漆工艺微损剖析方法的建立和不同历史时期漆器基质成分、工艺变化的源流探究。下面我们来看看他们是如何利用Py-GC/MS技术对多层漆器复杂基质材料的组成、结构和髹漆工艺进行研究的吧。

 

首先根据样品的层次结构剥离提取每层基质,再将纯化的样品进行Py-GC/MS分析,对测试结果进行深度剖析并与其它分析方法的分析结果相互结合、验证获得各层基质的物质组成。Py-GC/MS法对漆器基质组成的深度解析可采用提取离子技术与ESCAPE技术(盖蒂文物保护研究所Michael R. Schilling漆器研究团队研发)相结合的方法:



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漆液种类来源的判断主要靠一系列烯烃烷烃类、苯酚类、烷基苯类、儿茶酚类等物质的裂解产物分布与苯环侧链基团的碳链长度来确定。


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干性油类添加材料的特征裂解产物为甘油三酯、一系列一元和二元羧酸和部分标志性裂解产物,其具体种类的判断靠壬二酸二甲酯(A)与软脂酸甲脂(P)的比例、软脂酸甲脂(P)与硬脂酸甲脂(S)的比例、软脂酸甲脂与硬脂酸甲酯的总和占全部脂肪酸甲酯的比例及标志性裂解产物来确定。

 

虽然蛋白质类添加材料的基本组成单元为氨基酸,但值得注意的是检测到氨基酸的存在并不能确认漆膜中添加了蛋白质类物质,蛋白质类添加材料的确定必须通过一些含氮的裂解产物,如:1甲基-1-吡咯、吡咯、吲哚等等。这是因为蛋白质的标志性裂解产物不是氨基酸,而是氨基酸在高温下反应生成的含氮产物。

 

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多层漆器各层基质有机物质组成相对含量图(例)

 

通过多层漆器各层基质漆液种类、干性油类、萜类、蛋白质类、蜡类、多糖类和其它有机物质组成相对含量图可以看出不同基质层物质组成的分布与差异。

 

最后通过多层漆器的层次结构、纹饰脉络、各层基质材料组成、历史资料及现代漆器处理技术可以对古代不同类型漆器的髹漆工艺步骤进行大致的推测,从而在一定程度上模拟和还原当时的髹漆工艺。

 

我国历史悠久,各类文物非常丰富。让文物“活起来”是文物保护的核心。随着社会的发展,文物保护工作越来越受到重视,各类大型分析仪器也在文物保护工作中扮演着越来越重要的作用。岛津公司的Py-GC/MS 联用系统可以为各类文物的分析提供强有力的技术支持,实现高灵敏度的微损分析。

 

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