CN110836911A - 一种基于表面电阻无损检测丝绸文物老化程度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及文物检测技术领域，公开了一种基于表面电阻无损检测丝绸文物老化程度的方法，包括：1)将具有规则形状的基材条放置在待测丝绸文物下方，丝绸文物表面平整并与基材条表面贴合；2)使用表面电阻仪放置在丝绸文物表面测量与基材条之间的表面电阻；3)将表面电阻数据代入不同老化程度丝绸文物的表面电阻趋势关系中，判断丝绸文物的老化程度；4)将表面电阻数据代入不同断裂强力保留率的现代模拟老化丝绸样品的表面电阻趋势关系中，判断丝绸文物的断裂强力保留率。本发明方法在不对样品进行破坏、施压的前提下，可提高样品的表面电阻灵敏度，结合断裂强力与表面电阻的对应关系，能够快速无损的判断丝绸文物的老化程度。

Description

一种基于表面电阻无损检测丝绸文物老化程度的方法

技术领域

本发明涉及文物检测技术领域，尤其涉及一种基于表面电阻无损检测丝绸文物老化程度的方法。

背景技术

丝绸文物在保存和展示过程中不可避免的会受到外界环境影响导致劣化和老化，力学性能降低，虽然丝绸文物的力学性能(例如测试断裂强度)来表征其老化程度是最直接、最准确的方式，但是由于丝绸文物的不可再生性，在判断文物是否老化及老化程度时，由于无法取样，不能做采样分析检测，也不宜进行受力分析，所以需要一种无损检测方法进行丝绸文物的老化评估。

丝绸文物老化评估对于文物保护至关重要，但目前尚无能够快速无损检测评估丝绸文物老化程度的方法，目前进行丝绸文物老化评估的方法有氨基酸分析、红外光谱分析、显微镜放大观察、蛋白质组学等方法，但这些方法均需要采集样品，并且这些方法属于微观分析，结果并不一定能说明样品所在区域的老化情况。所以需要一种可以快速无损检测文物老化程度的方法，通过区域检测分析，准确说明文物老化程度。

本发明团队在前期研究中发现，丝绸文物在老化后，丝纤维氨基酸成分降解，导致纤维断裂或者表面腐蚀，导致其电阻增加。本发明团队利用该原理，通过模拟实验发现，丝绸文物老化越严重，表面电阻越大，所以丝绸文物老化程度不同，其织物表面电阻也有所不同，但是仅仅利用目前现有的表面电阻仪直接测量丝绸文物，由于织物本身电阻较大，同时周围空气或磁场介质的影响会直接导致测量结果误差较大而无法获取有效数据，很难直接说明老化程度，因此需要一种能够精确测量织物表面电阻的方法来减少误差，精准说明丝绸文物老化程度。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于表面电阻无损检测丝绸文物老化程度的方法，本发明方法在不对样品进行破坏、施压、取样的前提下，可提高样品的表面电阻测量精度，结合表面电阻与老化程度、断裂强力保留率的对照关系，能够快速无损精准地判断丝绸文物老化程度。

本发明的具体技术方案为：一种基于表面电阻无损检测丝绸文物老化程度的方法，包括如下步骤：

1)将具有规则形状的基材条放置在待测丝绸文物下方，确保丝绸文物表面平整并与基材条表面贴合。

由于不能对丝绸文物取样，且测试主要在表面测试，为了避免文物下方物体干扰电信号数据，同时提高样品区域的表面电阻的导电性和数据准确性，需要放置形状规则的基材条，表面光滑，能够与文物表面直接贴合。

2)使用表面电阻仪轻轻放置在丝绸文物表面测量与基材条之间的表面电阻，读取数值并记录。

通过表面电阻仪可以快速获取文物表面的电阻值，并且配合步骤1)中的基材条能更准确测量出文物表面的区域电阻。

3)将表面电阻数据代入不同老化程度丝绸文物的表面电阻趋势关系中，判断丝绸文物的老化程度。

对应关系由本发明团队在前期研究中根据现代模拟老化丝绸样品在不同老化条件下得到的具有一定规律的表面电阻取值范围，然后将所测的丝绸文物表面电阻值代入，即可判断丝绸文物的老化状态。

4)将表面电阻数据代入不同断裂强力保留率的现代模拟老化丝绸样品的表面电阻趋势关系中，判断丝绸文物的断裂强力保留率。

对应关系由本发明团队在前期研究中根据现代模拟老化丝绸样品在不同老化条件下得到的具有一定规律的断裂强力保留率，然后将所测的丝绸文物表面电阻值代入，即可判断丝绸文物的断裂强力保留率所在范围，以此判断文物是否需要修复保护，是否不利于保存与展示。

作为优选，步骤1)中，所述规则形状的基材条由金、银或铜制作而成，外形尺寸的宽度不超过5cm。

本发明人发现，为了进一步获得更高的表面电阻测试精确性，需要对基材条的宽度进行限定，实验证明此在上述宽度范围内有利于丝绸文物样品在区域内获取最佳的表面电阻数据，如果宽度超过5cm，表面电阻数值容易出现数量级增长，误差会明显增加。

作为优选，步骤1)中，所述金或银或铜的纯度均超过99.0％。

作为优选，步骤2)中，所述表面电阻测色仪的电阻精度不低于±10％，电阻响应测量时间不超过2s。

在上述精度和测量时间内得到的测量数据较为准确，同时能减少对丝绸文物的电磁干扰，起到保护文物的作用。

作为优选，步骤3)中，所述不同老化程度丝绸文物的表面电阻趋势关系为：0.1-2.50·10¹¹Ω为轻微老化；2.51-9.00·10¹¹Ω为中度老化；9.01-15.00·10¹¹Ω为重度老化；≥15.01·10¹¹Ω为老化糟朽。

作为优选，步骤4)中，所述不同断裂强力保留率的现代模拟老化丝绸样品的表面电阻趋势关系为：表面电阻在0.1-2.50·10¹¹Ω范围内对应的断裂强力保留率≥20％；在2.51-9.00·10¹¹Ω范围内对应的断裂强力保留率在10-20％；在9.01-15.00·10¹¹Ω范围内对应的断裂强力保留率在4-10％；在≥15.01·10¹¹Ω范围内对应的断裂强力保留率在0-4％。

上述两组对应关系是由多次实验获取，具有很好的规律性和重现性，并且通过大量试验证明能够与真实的丝绸文物样品相对应(以一些无价值的丝绸文物碎片作测试)。且上述对应关系是由多次模拟实验获取，实验通过设置不同的老化条件，包括改变温度、相对湿度、光照等老化参数，获取老化程度不同的现代模拟老化丝绸样品，然后测试现代模拟老化丝绸样品的表面电阻和断裂强力，从而获取二者较为准确的对应关系。由于断裂强力是无法直接测量获取的，通过无损测量文物的表面电阻，以此依照对应关系推断出丝绸文物的断裂强力范围，

与现有技术对比，本发明的有益效果是：本发明方法无需取样，能够快速准确获取样品表面电阻值，并参照多次实验获取的表面电阻与断裂强力保留率之间的对应关系，能够精确评价样品的老化程度。

附图说明

图1为实施例1中表面电阻值与断裂强力保留率的对应关系图；

图2为实施例2中表面电阻值与断裂强力保留率的对应关系图；

图3为实施例3中19世纪西方阳伞的表面电阻测试图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。以下实施例所用设备为：便携式表面电阻仪(GM3111，中国深圳标智仪器有限公司)量程：1·10²Ω-2.0·10¹²Ω。

实施例1

1)将具有规则形状的基材条放置在待测现代模拟老化丝绸样品下方，样品表面平整并贴合与基材条表面；所述基材条材质为铜，外形尺寸为长：6cm，宽4cm，高0.5cm。所述现代模拟老化丝绸样品为在波长420nm的氙灯照射下，实验仓中的辐照度设置为1.10w/cm²，温度70℃，相对湿度10％，老化2天、4天、6天、8天、10天、12天获取的6个样品。

2)使用表面电阻仪轻轻放置在现代模拟老化丝绸样品表面测量基材条之间的表面电阻，读取数值并记录；

3)根据表面电阻数据得到不同老化程度的表面电阻，绘制规律曲线；

4)对照表面电阻与现代模拟老化丝绸样品的断裂强力保留率之间的对应关系，说明样品断裂强力具体数值下的表面电阻；

最终实施例1所得的表面电阻值与断裂强力保留率的对应关系如图1所示，老化2天的样品表面电阻值为3.7·10¹¹Ω，断裂强力保留率为17.5％，老化4天的样品表面电阻值为7.4·10¹¹Ω，断裂强力保留率为11％，老化6天的样品表面电阻值为11·10¹¹Ω，断裂强力保留率为8％，老化8天的样品表面电阻值为12·10¹¹Ω，断裂强力保留率为6％，老化10天的样品表面电阻值为13·10¹¹Ω，断裂强力保留率为4.7％，老化12天的样品表面电阻值为15·10¹¹Ω，断裂强力保留率为4％，符合本发明中所述的表面电阻与断裂强力保留率对应关系。

实施例2

1)将具有规则形状的基材条放置在待测现代模拟老化丝绸样品下方，样品表面平整并贴合与基材条表面；所述基材条材质为银，外形尺寸为长：5cm，宽5cm，高1cm。所述现代模拟老化丝绸样品为在波长420nm的氙灯照射下，实验仓中的辐照度设置为1.10w/cm²，温度50℃，相对湿度70％，老化2天、4天、6天、8天、10天、12天获取的6个样品。

2)使用表面电阻仪轻轻放置在现代模拟老化丝绸样品表面测量基材条之间的表面电阻，读取数值并记录；

3)根据表面电阻数据得到不同老化程度的表面电阻，绘制规律曲线；

4)对照表面电阻与现代模拟老化丝绸样品的断裂强力保留率之间的对应关系，说明样品断裂强力具体数值下的表面电阻；

最终实施例2获得的表面电阻值与断裂强力保留率的对应关系如图2所示，老化2天的样品表面电阻值为3.6·10¹¹Ω，断裂强力保留率为24％，老化4天的样品表面电阻值为7·10¹¹Ω，断裂强力保留率为13.5％，老化6天的样品表面电阻值为10.9·10¹¹Ω，断裂强力保留率为7.5％，老化8天的样品表面电阻值为11·10¹¹Ω，断裂强力保留率为4.8％，老化10天的样品表面电阻值为12·10¹¹Ω，断裂强力保留率为4.5％，老化12天的样品表面电阻值为14.5·10¹¹Ω，断裂强力保留率为3.5％，符合本发明中所述的表面电阻与断裂强力保留率对应关系。

实施例3

1)将具有规则形状的基材条放置在待测丝绸文物下方，丝绸文物表面平整并贴合与基材条表面；所述基材条材质为铜，外形尺寸为长：7cm，宽3cm，高1cm。所述丝绸文物为19世纪西方阳伞的内层面料。

2)使用表面电阻仪轻轻放置在丝绸文物表面测量基材条之间的表面电阻，读取数值并记录；

3)根据表面电阻数据对照不同老化程度现代模拟老化丝绸样品的表面电阻取值范围，判断丝绸文物所处的老化状态；

4)对照表面电阻与现代模拟老化丝绸样品的断裂强力保留率之间的对应关系，说明丝绸文物所处断裂强力的数值范围；

最终实施例3的表面电阻值如图3所示，阳伞内面泛黄和污染的区域(以框标注)的表面电阻值分别为2.6·10¹¹Ω、2.7·10¹¹Ω和2.8·10¹¹Ω，符合2.51-9.00·10¹¹Ω范围之间，判断为中度老化，对应的断裂强力保留率应在10％-20％之间。其余部位均小于2.5·10¹¹Ω，符合0.1-2.50·10¹¹Ω范围之间，判断为轻微老化，对应的断裂强力保留率应≥20％。

本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于表面电阻无损检测丝绸文物老化程度的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)将具有规则形状的基材条放置在待测丝绸文物下方，确保丝绸文物表面平整并与基材条表面贴合；

2)使用表面电阻仪轻轻放置在丝绸文物表面测量与基材条之间的表面电阻，读取数值并记录；

3)将表面电阻数据代入不同老化程度丝绸文物的表面电阻趋势关系中，判断丝绸文物的老化程度；

4)将表面电阻数据代入不同断裂强力保留率的现代模拟老化丝绸样品的表面电阻趋势关系中，判断丝绸文物的断裂强力保留率。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，所述规则形状的基材条由金、银或铜制作而成，外形尺寸的宽度不超过5cm。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1)中，所述金或银或铜的纯度均超过99.0％。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中，所述表面电阻测色仪的电阻精度不低于±10％，电阻响应测量时间不超过2s。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中，所述不同老化程度丝绸文物的表面电阻趋势关系为：0.1-2.50·10¹¹Ω为轻微老化；2.51-9.00·10¹¹Ω为中度老化；9.01-15.00·10¹¹Ω为重度老化；≥15.01·10¹¹Ω为老化糟朽。

6.如权利要求1或5所述的方法，其特征在于，步骤4)中，所述不同断裂强力保留率的现代模拟老化丝绸样品的表面电阻趋势关系为：表面电阻在0.1-2.50·10¹¹Ω范围内对应的断裂强力保留率≥20％；在2.51-9.00·10¹¹Ω范围内对应的断裂强力保留率在10-20％；在9.01-15.00·10¹¹Ω范围内对应的断裂强力保留率在4-10％；在≥15.01·10¹¹Ω范围内对应的断裂强力保留率在0-4％。

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