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    金貝爾分享布魯克光譜:文化遺產材料中塑料的FTIR分析

    更新時間:2022-09-28      點擊次數:1546

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    使用傅里葉變換紅外光譜(FTIR)技術來識別和表征聚合物并不算新方法?;蛟S您已在工業質量控制或微塑料的鑒定中了解過此方法。然而,您是否還知道,FTIR分析已成為博物館和展覽館中塑料文物的分析工具呢?事實上,FTIR是一項非常重要的技術。它在改善儲存環境、確定保存要求以及為狀況較差的文物選擇處理方法方面,一直發揮著至關重要的作用(1)。

     

    利用FTIR識別塑料文物


    塑料在日常生活中發揮著重要作用。因此,某些塑料制品成為博物館藏品也就不足為奇了。

    塑料的聚合物結構使塑料非常耐用。然而,在空氣、水分、光和熱的影響下,塑料仍會隨著時間的推移而發生降解。這種分解將造成兩方面的問題。首先,重要的文化遺產正在逐漸消失。其次,分解產物可能會損壞藏品中的其他貴重物件。因此,我們需要開發恰當的保護技術。為此,必須確定塑料文物的成分。

     

    進行FTIR分析的折扇和紐扣

    理論上,我們可以使用多種分析技術。然而,這些技術中大多數都較為繁瑣、成本較高,并且樣品在分析過程中會被損壞。當然,破壞文物進行分析也是不可取的。此外,博物館需要一種易于使用的且具有成本效益的技術。FTIR光譜儀恰好滿足這些要求。事實上,到目前為止,FTIR已成為展覽館、圖書館和博物館中鑒定塑料文物泛使用的方法(2)。

    布魯克ALPHA II—理想之選


    布魯克ALPHA FTIR是一款功能強大的光譜儀,能夠進行無創物體分析。該儀器經濟高效、操作直觀,可在短時間內完成對珠寶或古織物等研究對象的分析和鑒定。

    費城藝術博物館和羅格斯大學使用布魯克ALPHA II,對該博物館的服裝與織物類別的75件文物進行了分析(3)。研究對象包括紐扣、耳環、亮片、串珠及大型織物等。對于形狀不規則或有光澤的物體,可使用*無接觸的“外反射"(ER)方法予以檢測。ALPHA II的檢測模塊中集成了一個攝像頭,以便準確確定研究對象上的檢測點位。然而,某些織物由于不具有足夠的反射性,不適合這種檢測方法。對于這些物品,我們采用了“衰減全反射"(ATR)方法。在使用該方法時,需要在ATR樣品界面與物體之間施加壓力,以確保緊密接觸。

     

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    正在運行的Alpha II。按住外部反射(ER)模塊的按鈕(左圖)。

    ATR模塊上的綠色絲絨織物(右圖)。

    一般情況下,分析過程僅需30秒左右即可完成。所得光譜覆蓋整個中紅外區。根據該光譜并對照參考光譜庫,即可識別該聚合物材料。

     

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    折扇的FTIR光譜;外反射(ER)光譜(藍色)和透射法檢測的參考光譜(紅色);經確定,材料為硝酸纖維素。 

    結果和展望


    研究結果表明,ALPHA II非常適用于分析塑料文物。該儀器可明確地識別和表征大部分檢測材料。

    在未來,將有更多實驗會采用ATR和ER模塊。事實上,費城藝術博物館的Kate Duffy很高興地表示,其團隊對ALPHA II非常滿意。

    身為布魯克的成員,我們的ALPHA II FTIR光譜儀被用于幫助保護文化遺產,這讓我們感到非常激動,我們欣然期待在未來的合作中繼續提供相關支持。

     

     

    References


     

    (1) Bell, J., Nel, P., & Stuart, B. Non-invasive identification of
    polymers in cultural heritage collections: Evaluation, optimisation and
    application of portable FTIR (ATR and external reflectance) spectroscopy
    to three-dimensional polymer-based objects. Heritage Science. 1-18 (2019).

    (2) Van Oosten, T., Learner, T. Identification and characterization of plastic artefacts: Which plastics are in my collection? The need for a plastic reference sample collection (SamCo). In: Lavédrine B, Fournier A, Martin G, editors. Preservation of Plastic Artefacts in museum collections. Paris: Comit. Des Travaux Historiques Et Scientifiques. 7–42. (2012).

    (3) Scavuzzo, A., Arbuckle-Keil, G., Macro, N. and Duffy, K. Characterization of Polymers used in Cultural Heritage Materials. (2022). doi.org/doi:10.7282/t3-nssd-y697.


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