等离子体技术在文物保护领域的应用

文章出处：等离子清洗机厂家 | 快盈47| 发表时间：2023-12-01

全世界每天都会有很多古文物出土，而这些文物一旦出土就会面临腐蚀、矿化的风险，如何有效地保护这些文物，是考古领域研究者们面对的一个非常棘手的问题。将等离子体辉光放电运用于文物保护领域，可以有效地去除出土文物表面的有害锈，防止有害锈进一步腐蚀文物。利用氢气、氩气等气体在等离子装置中辉光放电来处理放置于其中的文物，从而去除文物表面的有害物质达到文物保护的目的。这是一种新型的文物保护方法，相比较于传统的化学方法保护有处理时间短、易于保存文物原始样貌等优点。

考古出土的文物按照其材料组成可分为有机和无机材料2大类，而对于这2类材料的保护处理是有所区别的。对于像木材、纸张等有机材料，保护主要是为了去除其表面的一些霉菌、真菌等生物污染物；而对于像金属、陶瓷等这些无机材料，因其表面易被氧化、氯化等，所以主要是去除其表面的氧化物以及氯化物等。但实际上有机污染同样会出现在这些无机材料的表面，也需要去除。为了保护和修复文物，溶剂型方法、表面机械方法、化学方法等多种方法被广泛采用。然而，这些方法通常会导致不可逆转的损害。与传统的修复和保护方法相比，现代等离子体化学方法对考古文物的修复和保护更为理想。

首先，等离子体化学方法是一种干燥的处理方法，即使用等离子体化学法过程不需要使用任何化学试剂，因此可以有效防止文物在潮湿环境中的进一步腐蚀；其次，通过避免机械冲击和局部加热的表面化学作用，可实现非接触和非侵袭性处理；第三，可以同时修复几种文物制品，且降低了修复过程的经济和时间成本。

等离子体保护原理

等离子体化学法对文物的几种不同的改性技术如下：（1）等离子体蚀刻，高能粒子攻击材料表面，然后打破化学键，产生挥发性产物。在此过程中，蚀刻产品的挥发性和稳定性由所选气体或气体混合物决定。通常可以使用卤素、氢化物和甲基化合物。（2）等离子体化学反应，高活性粒子与材料反应形成新的化学键。（3）等离子体增强化学气相沉积（PECVD），在表面沉积薄膜，以防止腐蚀剂和气体的侵袭。（4）等离子体接枝和交联化学功能，但很少用于文物的清洗和保护。

等离子体清洁器可以用气体产生的高能等离子体以温和的方式处理文物暴露的表面。在文化遗产保护领域，等离子体技术是在低压或大气压条件下进行的无损处理技术，因此可用于清洗和保护不同类型的文物，从纸张、遗产照片到金属艺术品等。以金属制品为例，等离子体的处理过程包括2个主要步骤：去除腐蚀产物和沉积保护膜。在腐蚀产物去除方面，由于腐蚀产物以氧化物或氯化物为主，氢气化学还原法主要应用于金属氧化物或氯化物的去除。在此过程中，氢气与氧、氯反应，形成OH自由基和HCL分子，从而将金属氯化物中氯离子去除。保护膜的沉积可以防止金属继续被腐蚀，并且在纸张、照片等多种基材上都有广阔的应用前景。其原因在于可以对不同的材料进行量身定制得到具有独特特性的薄膜，这些独特特性包括润湿性、黏附性和可染性、折射率、阻隔性、化学惰性等。此外，等离子体放电（主要是氧和氢）技术还可用于去除纸张和照片表面的微生物、消除酸性等以达到防止纸张脆化的目的。

以铁、银、青铜为代表的无机材料和以纸张为代表的有机材料，利用等离子体辉光放电来处理相比于传统方法来说有着较为明显的优势，处理文物时间短、而且能够较好地保留文物表面的整洁度。等离子清洗可以去除不可见的油膜、微观锈、灰尘或其他污染物，这些通常是由于处理、暴露或以前的制造或清洗过程在表面上形成的；此外，等离子清洗不会留下表面残留物。等离子体处理是一种多功能和强大的技术，将等离子体应用于考古文物的保护方面，是一种独特的创新技术。