遺產資產通過旅游業和藝術業促進經濟發展,提高普通民眾的生活質量,有利于社會包容和平等。因此,應該大力保護藝術,確保藝術能夠傳給后代。新材料和新工藝通常對環境條件表現出明顯的敏感性,導致現代和當代藝術作品的預期壽命較短。


眾所周知,染料對可見光的選擇性反射會產生相應的顏色。然而,被吸收的光子,特別是那些高能量的光子,能激發基態分子,引發一系列化學反應,導致顏色變化或褪色。光降解過程引起不可逆的顏色變化,是不容易預測或預防的。最近的科學發展可以提供能夠保護藝術、歷史和建筑遺產的創新解決方案和方法。


一些研究人員開創了使用納米材料保護文化遺產的先例,多年來納米材料已在多部藝術杰作上得到成功檢驗。其中,石墨烯具有很高的面內剛度和強度,且由于其極小的(原子)厚度而很容易彎曲。


同時,它不能滲透氧氣等有害化合物,并且可以通過范德華鍵的形成很容易地粘附在基材上,還具有疏水性和吸光性,使其成為在存儲和運輸過程中保護屬于博物館、收藏品和畫廊的藝術品的理想候選材料。此外,石墨烯可以粘附在任何干凈的表面上,也很容易將其去除。因此,石墨烯防止藝術品褪色表現出優于其它保護材料。


近日,希臘化學工程科學研究所C. Galiotis(通訊作者)等人報道了石墨烯可以作為圖形藝術作品和繪畫等藝術品的保護涂層。在本文中,作者通過化學氣相沉積(CVD)方法合成了單層或多層石墨烯面紗,并且沉積在藝術品上,從而有效地保護它們不褪色,其保護系數高達70%。同時,作者還發現該過程是可逆的,可以使用軟橡皮擦去除石墨烯保護層,而不會對藝術品造成任何損壞。


此外,作者還探索了一種互補的非接觸式基于石墨烯的保護顏色的方法,即將石墨烯沉積在相框玻璃上,用于由于表面粗糙或藝術品易碎性而無法直接應用石墨烯的情況下??傊?,目前的結果證明了石墨烯作為一種有效且可移除的先進保護性材料在防止藝術品褪色方面具有很大的潛在價值。研究成果以題為“Preventing colour fading in artworks with graphene veils”發布在國際著名期刊Nature Nanotechnology上。


圖一、石墨烯沉積在藝術品上


石墨烯新用途——防止藝術品褪色!


石墨烯新用途——防止藝術品褪色!


(a)將石墨烯轉移到模型和真實藝術品上的卷對卷過程的示意圖;


(b)具有單層石墨烯面紗(1LG)的裸露和涂層基板的拉曼光譜;


(c)光面紙上大尺寸CVD石墨烯薄片的2D峰強度、I(2D)的空間分布。


圖二、石墨烯面紗模型的老化


石墨烯新用途——防止藝術品褪色!


(a)沒有(REF)、單層(1LG)、雙層(2LG)和三層(3LG)石墨烯的彩色模型圖片;


(b)紫外線老化后,不同模型的保護系數與N層的函數關系;


(c)PF作為N層的函數,用于不同模型在可見光下老化;


(d)不同基材在紫外光老化后呈藍色的保護系數。


圖三、防止照片褪色的機制


石墨烯新用途——防止藝術品褪色!


(a)檸檬黃的降解機理;


(b)在紫外光老化前后,紙板(CB)、檸檬黃(TZ)、檸檬黃色紙板(TZ/CB),以及單層石墨烯涂覆的檸檬黃色紙板(TZ/CB上的1LG)的代表性拉曼光譜;


(c)利用CVD方法合成層數增加的石墨烯面紗的透射光譜;


(d)石墨烯面紗提供的防止褪色保護機制示意圖。


圖四、使用石墨烯的藝術品老化


石墨烯新用途——防止藝術品褪色!


(a)在可見光下加速老化130 h前后,“Triton and Nereid”畫作的顏色變化;


(b)在老化過程中,在未受保護區域(左)和石墨烯保護區域(右)的粉紅色和淺藍色染料上獲得的比色數據。


圖五、從藝術品上去除石墨烯薄膜


石墨烯新用途——防止藝術品褪色!


石墨烯新用途——防止藝術品褪色!


(a)在“Biplane, Handley Page H. P. 42”沉積和隨后使用軟橡皮擦去除石墨烯的示意圖;


(b)在石墨烯沉積和去除過程中獲得的比色數據表明,面紗幾乎不可見或僅在不同顏色上才明顯可見,且可在不損害藝術品光學完整性的情況下去除。


圖六、石墨烯層下的顏色保護


石墨烯新用途——防止藝術品褪色!


【小結】


綜上所述,由于石墨烯是一種二維(2D)屏障,不僅可以阻擋光,而且可以阻擋氧、水分子和其他有害物質,這一概念證明可以為開發全面保護繪畫和圖形藝術品的突破性解決方案鋪平道路,將有助于展覽和儲存或運輸期間以及博物館、畫廊和藝術收藏的常見操作。


文章來源: 材料人,中國科學技術館

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