石质文物表面黑色结壳病害防治技术

黑色结壳是北京地区石质文物中常见的病害，也是诱导石质文物进一步风化的主要原因，研究北京地区石质文物表面的黑色结壳形成机理，有助于揭露近年文物快速风化的原因，并为进一步的文物保护工作提供科学依据。纳米材料以及纳米复合材料以其优异的相容性、渗透性，在国内外的石质文物保护中崭露头角，其中石墨烯增强纳米材料在光学、电学和防腐蚀领域都取得了较好效果，表面改性可以有效提升石墨烯与基体间的相容性，获得同时具备二者性能的复合。以草酸钙、羟基磷灰石为代表的仿生材料对生物材料的形成过程进行模拟仿制，在相容性、耐蚀性等方面表现优异。本研究通过合适工艺制备石墨烯增强纳米材料、草酸钙涂层材料、磷酸盐仿生材料，并开展对黑色结壳病害有效防治工作。

酸雨溶蚀实验、耐污染实验、石膏基底成膜实验结果表明石墨烯增强纳米材料、草酸钙涂层材料、磷酸盐仿生材料的制备适用于有黑色结壳病害的石质文物的防护。

此后在北京石刻艺术博物馆进行的全链条保护实验，进一步验证了该处理的效果，有的黑色结壳病害的岩石在清洗，加固，防护后至今未出现明显变化。本项研究形成针对北京地区不同特征黑色结壳病害防治切实有效的保护材料和工艺，并形成详细的研究报告，包括相关清洗、脱盐、加固、防护的现场实验和施工流程。为之后北京地区大理岩石质文物的黑色结壳实际防治提供科学方案，将具有较好的社会效益。

图1 天然岩石的自然老化实验

图2 北京市石刻艺术博物馆样品黑色结壳清洗

图3 北京市石刻艺术博物馆样品现场防护