岁油漆探索微观细节来帮助保护工作

看油漆干燥可能看起来像一个无聊的爱好,但是理解油漆干后会发生什么可以保护珍贵的艺术作品的关键。

金属皂的形成与油画颜料会导致艺术品由“艺术粉刺”——包括粗糙度和更严重的恶化——提出了一个紧迫的全球挑战艺术保护。

格鲁吉亚奥基夫的作品影响,文森特·梵高,弗朗西斯科•德•戈雅和杰克逊·波洛克和其他很多,研究人员还没有找到一个好的解决方案停止它的影响。

更多地了解衰老的油画颜料的化学过程微观和纳米尺度的细节,一个国际研究小组由国家美术馆的艺术研究人员和国家标准与技术研究所(NIST)进行了一系列的研究,包括3 d涂料样品的x射线成像先进光源(ALS)、同步加速器在美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)。

“估计有70%的油画可能已经或将这些金属皂的问题,”小马说,查尔斯·e·广场研究员国家美术馆的艺术团队的研究的主要作者,发表在德国《应用化学》杂志上刊载国际版。

“在我们集合我们看到肥皂的画——我认为它并不少见,”他说。“他们可能没有显示在表面,但是存在地面,或启动层。”

同样的破坏性化学,先前的研究已经追踪到的混合脂肪酸与金属离子存在于油漆颜料包括铅、锌、铜、镉、锰,被发现出现在一些有机涂料,也如那些用于青铜雕塑和行业,马说。

最近的研究集中在一个名为“软钛白”油漆涂在画布上1995年涂料制造商。除了二氧化钛(TiO2),它包含氧化锌(氧化锌),这是众所周知的,肥皂。油漆喜欢它一直以来使用大约在1930年,马说。老年人样本没有以任何方式对待,仍在一个被控制的环境中。

研究发现,集群称为硬脂酸铝的复合随机分布在油漆、锌羧化物,被称为肥皂剧,混杂在一起。高空间分辨率分析表明,一种锌肥皂、硬脂酸锌、聚集在靠近这些集群。

虽然油漆样品还没有显示体质下降,研究人员发现迹象表明油漆碎片和凿(碎石)最终可能发生如果肥皂中变得更加集中和局部锌漆。

“我们试图掌握最开始流程了解肥皂可能形成哪里,他们可能——如果他们正在移动,”芭芭拉•白瑞说,领导科学研究部门在国家美术馆的艺术和担任也是此项研究的领导者。“我们要确保我们理解当代画作当中发生了什么,这样对未来的这些作品都在这里。”

这项研究可能会有更广泛的影响发展更好的保护方法基于观察到化学在油画颜料,她说。“我可以看到这也许被普遍应用于保护和治疗各种问题的艺术作品,”她说。

ALS Dula帕金森,员工科学家参与研究,说x射线显示大小,形状,和小斑点分布类似泡沫的油漆样品测量几毫米。

“他们想要了解的基本化学和基本过程发生了什么,”他说。“这些结构,他们看到在很多作品中都很常见,所以他们想知道为什么这些结构都在这里。“成像,使用一个叫做辐射微束x射线的技术”拍摄,绘制不同厚度的油漆和透露了一些微观开裂。

在ALS Microtomography也被用于提供各种样品的微观的观点,从植物茎航天器热盾牌。

除了油漆样品的x射线探测微尺度,该小组还使用了一个被称为光照诱导共振技术(PTIR)超过了传统光学显微镜的放大范围。PTIR夫妇红外(IR)激光与原子力显微镜提供纳米尺度窗口到油漆的化学规模远小于传统红外显微镜是可以做到的。

另一种方法,叫做傅里叶变换红外(FTIR)微型光谱分析,提供了一个更广泛的观点在不同层的油漆样品化学成分。

安德里亚·Centrone纳米光谱学的项目领导小组NIST与•白瑞共同研究,指出PTIR技术为化学映射提供了解决类似于原子力显微镜——提供了一个扫描样本通过一个过程的,类似于一个录音机的针动表面和映射。

虽然提示扫描样品,红外脉冲吸收本地和样品升温迅速扩张。这“踢”像一个音叉,提供化学样品具体信息。

油漆样本有一个非常粗糙,粘性表面很难化学地图,所以Centrone与合作者在NIST适应上述扫描提示振荡技术,以便样品表面,轻轻碰它,而不是拖跨,允许捕捉高分辨率数据。

“我们能够捕捉到非常小的细节10或20纳米,“或者十亿分之一米,Centrone说。“我们能够检测哪种金属皂形成的油漆样品。”

研究指出,结合使用的相同技术探索化学涂料可以应用在其他领域更广泛的样本是具有挑战性的,因为他们的化学不均匀,在不同尺度上和详细的化学知识是必需的,如在生物医学和能源存储。

•白瑞说,她期待着未来的研究,应用相同的技术来探索不同类型和层次的油漆和其他问题的艺术作品的保护。

“我们希望,我们将能够做一些比较和对比不同组合的oil-pigment交互,”她说。“我们将能够探索绘画的一些潜在的化学,我们仍然不太了解,“为艺术提供保护,。”,我们正在努力帮助选择艺术品保护的范围。”

参考
小妈,维多利亚Beltran), Georg ram,乔治•Pavlidis:帝尔沃斯历史学y帕金森,马修Thoury,泰勒Meldrum,安德里亚·Centrone芭芭拉•白瑞。揭示金属羧酸盐的分布从微-纳米油漆。《应用化学国际版,2019;58 (34):11652 DOI: 10.1002 / anie.201903553。

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