CN111198207B - 一种古代纺织品文物老化程度的表面电阻评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及文物检测技术领域，公开了一种古代纺织品文物老化程度的表面电阻评估方法，包括：1)将条形背衬材料放置在待测纺织品文物下方；2)测量纺织品文物的表面电阻；3)将表面电阻值根据材质类型对照现代模拟样品的老化程度表面电阻，确定表面电阻值所在取值范围；4)判断纺织品文物的老化程度状态；5)将表面电阻值根据材质类型对照现代模拟样品断裂强力保留率与表面电阻的对应关系，根据对应关系推测出被测对象所达到的织物断裂强力保留率。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纺织品文物的老化程度。

Description

一种古代纺织品文物老化程度的表面电阻评估方法
技术领域
本发明涉及文物检测技术领域，尤其涉及一种古代纺织品文物老化程度的表面电阻评估方法。
背景技术
包括丝织品、棉织品、毛织品、麻织品等的纺织品文物在出土后及收藏过程中发生老化，由于文物的珍稀性，无法使用力学测试方法进行断裂强力性能的测试，测试具有破损性特点，无法直接判断纺织品的纤维断裂强力，因此无法直观判断纺织品文物老化后的断裂强力。而现阶段氨基酸分析、红外光谱分析、显微镜放大观察、蛋白质组学等手段的应用前提是采集文物样品，对于珍贵文物而言，由于其特殊的唯一性和不可再生及不可代替性，不能采取取样的方法进行测试。因此上述方法均存在一定的局限性，为古代纺织品文物的无损老化评估带来困难，
纺织品文物老化程度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纺织品文物老化程度的方法。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。
本发明团队长期致力于古代纺织品文物保护工作，在前期研究中发现古代纺织品不论是蛋白类材质(丝织品和毛织品)还是纤维素类材质(棉织品和麻织品)均有不同程度的纤维断裂或者表面腐蚀，而老化程度的评估关乎如何选择合适的保护方法，在对不同种类的现代模拟样品进行老化研究后发现纺织品文物老化越严重，表面电阻越大，这一结果也与通过氨基酸分析、红外光谱、形貌观察等测试结果相一致，即纤维老化后，内部结构破坏，表面光泽度下降明显，相应材质的导电性能变差，因此可以根据表面电阻的变化程度评估织物老化的程度。根据织物经纬密度不同、纤维单根丝线粗细不同、材质电阻率不同，故某一种材质的表面电阻应为一定范围的取值。根据目前现有的表面电阻仪测试结果发现，古代纺织品中任何一种材质的表面电阻在现有测试条件下，表现为误差范围大、易受测试环境中空气和磁场的影响、织物电阻值超出量程范围，导致测试结果不准确，因此需要改进表面电阻测试设备，辅以能够稳定测试结果的条件，从而获取较为准确的结果。
发明内容
为了解决纺织品文物在无损条件下的老化程度评估问题，本发明提供了一种古代纺织品文物老化程度的表面电阻评估方法，能做到无需取样获取老化程度结果，因此更好的解决了文物老化程度无损说明的问题，为更好的保存纺织品文物提供了一种可靠方法。
本发明的具体技术方案为：一种古代纺织品文物老化程度的表面电阻评估方法，包括如下步骤：
1)将表面光滑的条形背衬材料放置在待测纺织品文物下方，纺织品文物表面干燥无污染，经过平整处理后平铺于背衬材料上方，使纺织品文物下表面贴合背衬材料上表面。
由于不能对纺织品文物取样，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，需要放置表面光滑的背衬材料，能够与文物表面直接贴合。
2)将校正好的电阻测试仪的两根电极放置在纺织品文物表面，测量两根电极之间的表面电阻，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)中的背衬材料更准确测量出文物表面的区域电阻。
3)将测试后的表面电阻值根据材质类型对照现代模拟样品的老化程度表面电阻，确定表面电阻值所在取值范围。
对应关系由本发明团队在前期研究中根据现代模拟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，然后将所测的纺织品文物表面电阻值代入，即可判断纺织品文物的老化状态。
4)根据对照的表面电阻取值范围给出纺织品文物所处的老化程度状态，程度状态包括轻微老化、中度老化、重度老化、老化糟朽。
对应关系由本发明团队在前期研究中根据现代模拟老化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，然后将所测的纺织品文物表面电阻值代入，即可判断纺织品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。
5)将测试后的表面电阻值根据材质类型对照现代模拟样品断裂强力保留率与表面电阻的对应关系，根据对应关系推测出被测对象所达到的织物断裂强力保留率。
作为优选，所述纺织品文物的材质包括丝、棉、毛和麻。
作为优选，所述表面光滑的条形背衬材料由金、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纺织品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，所述金或银或铜的纯度均超过99.0％。
作为优选，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，同时能减少对纺织品文物的电磁干扰，起到保护文物的作用。
作为优选，
丝织品文物不同老化程度的表面电阻取值范围分为0.1-2.50*1011Ω；2.51-9.00*1011Ω；9.01-15.00*1011Ω；≥15.01*1011Ω；依次对应轻微老化、中度老化、重度老化和老化糟朽；
毛织品文物不同老化程度的表面电阻取值范围分为0.1-9.50*1011Ω；9.51-19.0*1011Ω；19.01*1011Ω-12.00*1012Ω；≥12.01*1012Ω；依次对应轻微老化、中度老化、重度老化和老化糟朽；
棉织品文物不同老化程度的表面电阻取值范围分为0.1-7.00*1010Ω；7.01*1010Ω-80.00*1010Ω；80.01*101o-15.00*1011Ω；≥15.01*1011Ω；依次对应轻微老化、中度老化、重度老化和老化糟朽；
麻织品文物不同老化程度的表面电阻取值范围分为0.1-5.00*1010Ω；5.01-60.0*1010Ω；60.01*1010Ω-15.00*1011Ω；≥15.01*1011Ω；依次对应轻微老化、中度老化、重度老化和老化糟朽。
作为优选，所述表面电阻取值范围的误差不超过±0.5*1011Ω。
作为优选，
丝织品文物表面电阻与现代模拟样品的断裂强力保留率之间的对应关系为：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％之间；在9.01-15.00*1011Ω范围内对应的断裂强力保留率在4％-10％之间；在≥15.01*1011Ω范围内对应的断裂强力保留率在0-4％之间；
毛织品文物表面电阻与现代模拟样品的断裂强力保留率之间的对应关系为：表面电阻在0.1-9.50*1011Ω范围内对应的断裂强力保留率≥20％；在9.51-19.0*1011Ω范围内对应的断裂强力保留率在10％-20％之间；在19.01*1011Ω-12.00*1012Ω范围内对应的断裂强力保留率在4％-10％之间；在≥12.01*1012Ω范围内对应的断裂强力保留率在0-4％之间；
棉织品文物表面电阻与现代模拟样品的断裂强力保留率之间的对应关系为：表面电阻在0.1-7.00*1010Ω范围内对应的断裂强力保留率≥20％；在7.01*1010Ω-80.00*1010Ω范围内对应的断裂强力保留率在10％-20％之间；在80.01*1010-15.00*1011Ω范围内对应的断裂强力保留率在4％-10％之间；在≥15.01*1011Ω范围内对应的断裂强力保留率在0-4％之间；
麻织品文物表面电阻与现代模拟样品的断裂强力保留率之间的对应关系为：表面电阻在0.1-5.00*1010Ω范围内对应的断裂强力保留率≥20％；在5.01-60.0*1010Ω范围内对应的断裂强力保留率在10％-20％之间；在60.01*1010Ω-15.00*1011Ω范围内对应的断裂强力保留率在4％-10％之间；在≥15.01*1011Ω范围内对应的断裂强力保留率在0-4％之间。
上述各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纺织品文物样品相对应(以一些无价值的纺织品文物碎片作测试)。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纺织品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：
本发明在掌握织物表面电阻原理及其相关测试原理的基础上，设计了能够快速无损获取纺织品文物表面电阻测试结果的方法，对文物老化程度说明，进而为文物保护提供一种可靠的评估方法。
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中毛织物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中出土麻织品文物残片的表面电阻测试结果图；
图3为实施例3中新疆出土毛布腰衣的表面电阻测试结果；
图4为实施例4中安徽清代梅竹纹绫夹裤的表面电阻测试结果。
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(GM6250，中国深圳标智仪器有限公司)量程：1·102Ω-2.0·1015Ω。
实施例1
1)将厚度为1mm的99.5％的纯铜背衬材料放置在现代模拟老化毛织品样品下方，样品表面平整并贴合背衬材料上表面；所述纯铜背衬材料外形尺寸为长：6cm，宽4cm。所述现代模拟老化毛织品样品为将现代羊毛织物剪裁成20cm x 5cm的布条，平放在瓷质托盘上，然后放入150℃的烘箱中，托盘固定在同一层。为了使老化样的处理效果比较稳定，每隔一天翻一次面并且进行平行移动。分别在4d、8d、12d、16d、20d、24d各取出样品，得到热老化样；
2)将校正好的电阻测试仪的两根电极放置在现代模拟老化毛织品样品表面，测量两根电极之间的表面电阻，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4天的样品表面电阻值为9.5·1011Ω，断裂强力保留率为35％，老化8天的样品表面电阻值为9.5·1011Ω，断裂强力保留率为18％，老化12天的样品表面电阻值为78·1011Ω，断裂强力保留率为8.5％，老化16天的样品表面电阻值为100·1011Ω，断裂强力保留率为6.5％，老化20天的样品表面电阻值为150·1011Ω，断裂强力保留率为2.5％，老化24天的样品表面电阻值为190·1011Ω，断裂强力保留率为2.3％，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)将厚度为2mm的99.5％的纯铜背衬材料放置在麻织品文物残片下方，文物表面平整并贴合于背衬材料上表面；所述纯铜背衬材料外形尺寸为长：6cm，宽3cm。所述麻织品文物残片为河南出土，距今两千七百年左右。
2)使用表面电阻仪轻轻放置在该件文物残片表面测量两条导电条之间的表面电阻，读取数值并记录；
3)根据表面电阻数据对照麻织品不同老化程度现代模拟样品的表面电阻取值范围，判断文物所处的老化状态；
最终实施例2的表面电阻值如图2所示，该件文物残片有两种不同颜色的麻纤维织造而成，其中使用黄色圆圈标注的测试区域的表面电阻分别为13.8·1011Ω、13.2·1011Ω、14.5·1011Ω，符合60.01X1010Ω-15.00X1011Ω范围之间，判断为重度老化，对应的的断裂强力保留率应在4％-10％之间；使用方框标注的测试区域的表面电阻为16.6·1011Ω，符合60.01X1010Ω-15.00X1011Ω范围之间，判断为老化糟朽，对应的断裂强力保留率在0-4％之间；使用三角形标注的表面电阻分别有5.5·1011Ω、5.8·1011Ω、4.5·1011Ω，符合5.01-60.0X1010Ω范围，判断为中度老化，对应的断裂强力保留率在10％-20％之间。
实施例3
1)将厚度为0.5mm的99.9％的纯银背衬材料放置在毛织品文物残片下方，文物表面平整并贴合于背衬材料上表面；所述纯银背衬材料外形尺寸为长：5cm，宽4cm。所述毛织品文物残片为新疆出土腰衣，年代为距今三千八百年左右的小河时期。
2)使用表面电阻仪轻轻放置在该件文物残片表面测量两条导电条之间的表面电阻，读取数值并记录；
3)根据表面电阻数据对照麻织品不同老化程度现代模拟样品的表面电阻取值范围，判断文物所处的老化状态；
最终实施例3的表面电阻值如图3所示，该件腰衣由毛纤维织造而成，经过测试不同区域的表面电阻，结果分别为17.6·1011Ω、17.8·1011Ω、15.2·1011Ω、17.0·1011Ω、11.9·1011Ω，符合9.51-19.0X1011Ω范围，判断为为中度老化，对应的断裂强力保留率在10％-20％之间，红色圆圈标注的表面电阻与其他区域差别稍大，说明该区域受到环境影响稍小，不过仍属于中度老化范围内，在文物保护中需要与其余区域保护强度一致。
实施例4
1)将厚度为0.2mm的99.9％的纯银背衬材料放置在纺织品文物下方，文物表面平整并贴合于背衬材料上表面；所述纯银背衬材料外形尺寸为长8cm，宽5cm。所述纺织品文物为安徽出土清代梅竹纹绫夹裤，裤腰材质为棉织品，裤身材质为丝织品。
2)使用表面电阻仪轻轻放置在该件文物表面测量两条导电条之间的表面电阻，读取数值并记录；
3)根据表面电阻数据对照丝织品和棉织品不同老化程度现代模拟样品的表面电阻取值范围，判断文物所处的老化状态；
最终实施例4的表面电阻值如图4所示，经过测试不同区域的表面电阻，腰围棉织品测试区域(圆圈标注)的表面电阻分别为6.5·1010Ω、6.3·1010Ω、6.9·1010Ω，符合0.1-7.00*1010Ω范围，判断为轻微老化，对应的断裂强力保留率≥20％，棉织物的保存状况较好；裤身丝织品测试区域(蓝色方框标注)的表面电阻分别为7.7·1011Ω、8.3·1011Ω、8.8·1011Ω、9.8·1011Ω，符合2.51-9.00*1011Ω范围，判断为中度老化，对应的断裂强力保留率在10％-20％之间，而裤身下方裤脚测试区域(黄色方框标注)的表面电阻为10.5·1011Ω，符合9.01-15.00*1011Ω范围，判断为重度老化，对应的断裂强力保留率在4％-10％之间，该区域表面污染严重，已出现色彩褪色，纤维强度下降，导致表面电阻增高，在清洗清洁时需要注意该区域及相似区域的清洗强度，避免织物破裂。
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 (5)

1.一种古代纺织品文物老化程度的表面电阻评估方法，其特征在于包括如下步骤：
1)将表面光滑的条形背衬材料放置在待测纺织品文物下方，纺织品文物表面干燥无污染，经过平整处理后平铺于背衬材料上方，使纺织品文物下表面贴合背衬材料上表面；所述纺织品文物的材质包括丝、棉、毛和麻；
2)将校正好的电阻测试仪的两根电极放置在纺织品文物表面，测量两根电极之间的表面电阻，读取数值并记录；
3)将测试后的表面电阻值根据材质类型对照现代模拟样品的老化程度表面电阻，确定表面电阻值所在取值范围；其中：
丝织品文物不同老化程度的表面电阻取值范围分为0.1-2.50*1011 Ω；2.51-9.00*1011Ω；9.01-15.00*1011 Ω；≥15.01*1011 Ω；依次对应轻微老化、中度老化、重度老化和老化糟朽；
毛织品文物不同老化程度的表面电阻取值范围分为0.1-9.50*1011 Ω；9.51-19.0*1011Ω；19.01*1011 Ω-12.00*1012 Ω；≥12.01*1012 Ω；依次对应轻微老化、中度老化、重度老化和老化糟朽；
棉织品文物不同老化程度的表面电阻取值范围分为0.1-7.00*1010 Ω；7.01*1010 Ω-80.00*1010 Ω；80.01*1010 -15.00*1011 Ω；≥15.01*1011 Ω；依次对应轻微老化、中度老化、重度老化和老化糟朽；
麻织品文物不同老化程度的表面电阻取值范围分为0.1-5.00*1010 Ω；5.01-60.0*1010Ω；60.01*1010 Ω-15.00*1011 Ω；≥15.01*1011 Ω；依次对应轻微老化、中度老化、重度老化和老化糟朽；
4)根据对照的表面电阻取值范围给出纺织品文物所处的老化程度状态，程度状态包括轻微老化、中度老化、重度老化、老化糟朽；
5)将测试后的表面电阻值根据材质类型对照现代模拟样品断裂强力保留率与表面电阻的对应关系，根据对应关系推测出被测对象所达到的织物断裂强力保留率；其中：
丝织品文物表面电阻与现代模拟样品的断裂强力保留率之间的对应关系为：表面电阻在0.1-2.50*1011 Ω范围内对应的断裂强力保留率≥20％；在2.51-9.00*1011 Ω范围内对应的断裂强力保留率在10％-20％之间；在9.01-15.00*1011 Ω范围内对应的断裂强力保留率在4％-10％之间；在≥15.01*1011 Ω范围内对应的断裂强力保留率在0-4％之间；
毛织品文物表面电阻与现代模拟样品的断裂强力保留率之间的对应关系为：表面电阻在0.1-9.50*1011 Ω范围内对应的断裂强力保留率≥20％；在9.51-19.0*1011Ω范围内对应的断裂强力保留率在10％-20％之间；在19.01*1011Ω-12.00*1012Ω范围内对应的断裂强力保留率在4％-10％之间；在≥12.01*1012Ω范围内对应的断裂强力保留率在0-4％之间；
棉织品文物表面电阻与现代模拟样品的断裂强力保留率之间的对应关系为：表面电阻在0.1-7.00*1010Ω范围内对应的断裂强力保留率≥20％；在7.01*1010Ω-80.00*1010Ω范围内对应的断裂强力保留率在10％-20％之间；在80.01*1010-15.00*1011Ω范围内对应的断裂强力保留率在4％-10％之间；在≥15.01*1011Ω范围内对应的断裂强力保留率在0-4％之间；
麻织品文物表面电阻与现代模拟样品的断裂强力保留率之间的对应关系为：表面电阻在0.1-5.00*1010Ω范围内对应的断裂强力保留率≥20％；在5.01-60.0*1010Ω范围内对应的断裂强力保留率在10％-20％之间；在60.01*1010Ω-15.00*1011Ω范围内对应的断裂强力保留率在4％-10％之间；在≥15.01*1011Ω范围内对应的断裂强力保留率在0-4％之间。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述表面光滑的条形背衬材料由金、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所述方法，其特征在于，所述金或银或铜的纯度均超过99.0％。
4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述电阻测试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所述方法，其特征在于，所述表面电阻取值范围的误差不超过±0.5*1011Ω。
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