英國科學家開發了一種新型聚合物網路,該網路可以滲入木材,為文物提供結構支撐,同時防止生物降解。該團隊表示,這種聚合物網路可能是一種“一站式”材料,用於解決文物保護人員在處理和乾燥歷史文物時面臨的主要問題。
像瑪麗·羅斯號(亨利八世的著名旗艦)這樣的大型木製文物目前使用聚乙二醇(PEG)噴霧處理,以防止木材在乾燥時收縮。PEG的作用是取代木材細胞內所含的水分,這些細胞多年來已被海洋細菌掏空。
但有時治療本身會引起問題。“在高溼度條件下,PEG會液化,因此可能會從木材中滲出,”劍橋大學的扎拉·沃爾什解釋說。隨著時間的推移,PEG也可能降解,產生甲酸。
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作為PEG的替代品,沃爾什和她的同事們使用天然廢料開發了一種獨特的儲存材料,並在來自瑪麗·羅斯號的小型木製樣品上成功進行了測試。該處理包含天然聚合物殼聚糖(來自海產品行業剩餘的蝦殼)和瓜爾膠(來自植物),並用宿主分子葫蘆脲[8]進行功能化,形成交聯的聚合物網路,該網路可以鎖定在一起,並在受損的木材內提供結構穩定性。根據沃爾什的說法,這種交聯是由葫蘆脲[8]促成的,它充當“分子手銬”。
“我們有第二層,它與相同的聚合物鏈,但帶有鄰苯二酚,這實際上是一種很好的鐵螯合劑,”沃爾什補充道。來自釘子、螺栓和炮臺的Fe(iii)離子的存在是瑪麗·羅斯號文物保護人員面臨的另一個嚴重問題,因為它們會催化硫酸的產生。該聚合物網路能夠適應區域性鐵濃度;如果存在鐵,它可以將其用作交聯劑,將其捕獲在木材中,併產生結構穩定的材料。
瑞典哥德堡大學的伊馮·福爾斯是瑞典國家遺產委員會的專案協調員,她對這一進展表示歡迎。“沒有人提出真正的解決方案,……但這項[研究]實際上提出了一個關於新事物的建議,”她告訴《化學世界》。
福爾斯補充說,然而,保護界的保守性質將決定何時可以在大型文物(如瑪麗·羅斯號的主船體)上使用這種基於聚合物的技術,這有充分的理由。“[文物保護人員]處理的是獨特的物品,所以不能有任何錯誤,”她說。“他們必須進行大量測試,……才能在大規模使用。”
本文經《化學世界》許可轉載。該文章於2014年11月14日首次發表。