海洋对于任何沉船来说都是一个严酷的环境,但沉没的木制船只尤其容易受到海水的腐蚀作用和高细菌含量的影响。即使在打捞出考古遗迹后,其恶化风险也并未结束:冷冻干燥或替代干燥等保存方法可能会使文物更加脆弱,导致整体形状变形,并且需要数月才能完成。但中国研究人员开发的一种新型水凝胶可能为清除水浸沉船木材中的有害微生物和酸提供更安全的选择。
这项发表在 ACS 可持续化学与工程 上的研究详细介绍了这种新材料,它是中国多所高校(包括中山大学和香港科技大学)合作的成果。专家们已经在类似的文物回收项目中使用了某些水凝胶,但他们必须在凝胶将固化剂注入木材后将其剥离——这本身就是一个可能损坏文物的过程。然而,这种新物质可以在几天后安全地溶解,无需直接物理移除。
为了制造这种材料,研究人员混合了精确计量的中和酸性的碳酸氢钾和具有抗菌、聚合物结合能力的硝酸银。该物质还依赖于海藻酸钠,这是一种天然存在的、由海藻制成的多糖,常被食品、化妆品和制药行业用作增稠剂。混合后,研究团队使用真实的沉船木材进行了概念验证测试了水凝胶的能力。在这种情况下,样本来自广东海上丝绸之路博物馆提供的一艘 800 年前的沉船。
研究人员在将多种版本的水凝胶涂层应用于浸入海水的木块后,分析了其保存能力。根据 12 月 3 日的一份公告,每种水凝胶混合物在施用后 10 天内可将酸度中和至 1 厘米的深度。然而,含有较少硝酸银的水凝胶在一天后就开始去除有害化学物质。同样,硝酸银含量较低的凝胶在 3-5 天后完全液化,而硝酸银含量较高则会使涂层保持“粘稠的固体”状态,根据研究公告。总的来说,与使用更固体凝胶处理的样本相比,经过水凝胶处理的木材最终的脆性更小。
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研究人员在其研究结论中写道:“……含有[硝酸银]的水凝胶系统在溶解性、拉伸性和抗菌性能方面,对木质文化遗产表现出显著的保护效果”,并补充说,他们希望这种新材料能够“为保存木质文化遗产提供及时且多功能的解决方案”。