陕科大这间实验室为何设在地下？试验区模拟考古发掘现场条件

文物在出土时，用什么办法能让文物尽可能地保持原样？地下文物，如何用科学技术尽可能地修复？陕西科技大学“地下文物保护材料与技术”教育部重点实验室正在开展研究。在文物大省陕西，陕西科技大学（简称陕科大）以自己的方式，让历史文物“活”起来。

近日，华商报大风新闻记者探访了该实验室，我们一起来看看现代科技与历史文物如何奇妙相遇。

试验区模拟考古发掘现场条件

研究考古发掘、现场保护技术

华商报大风新闻记者走进该实验室，在地下入口处就能感受到浓浓的“唐风”，墙上是精美的壁画，有《甲胄仪卫图》《袍服仪卫图》《狩猎出行图》《马球图》等。

陕西科技大学材料科学与工程学院（文物保护科学与技术学院）教授刘毅介绍：“这是团队成员仿照原作画的，这里承载壁画的材料也是尽可能地选取实际壁画所用的材料，放在这里，也为了长期观察壁画的变化。”

在另一面壁画墙上，能看到砖头、水管等。刘毅介绍，这一部分是以唐永泰公主墓结构为样板，仿照而建，并且设有“壁龛”。壁画地杖后支撑体为砖壁和土壁结构，内部布有传感器矩阵，底部有人工加水系统。“实际的壁画中，地下水中的可溶盐成分对壁画的影响很大，背后的毛细水系统就是为我们研究水盐运移对壁画的影响提供条件。”

再向里走，就进入试验区，有功能不一的玻璃房。刘毅介绍，试验区模拟考古发掘现场条件，研究特殊环境下的考古发掘、现场保护技术。此外，还有人工加速老化箱模拟试验区，包括湿热老化、高低温老化、紫外光照老化、盐腐蚀老化等系列人工老化装置，用于仿真文物样品的模拟环境老化试验和极端条件试验。

在模拟试验舱可视化平台，可以看到试验舱的土壤温度、容积含水率、电导率等数据。

“通俗来讲，就是地下文物在发掘前所处的环境，氧气少，水份大，在出土的瞬间，环境的巨变会对文物带来很大的影响。而我们正在研究如何让文物在出土时能平稳‘搬家’，不发生太大的变化。一般在文物出土前，我们要用科学设备先对墓葬环境进行探测，然后根据情况行动，目的就是为了最大化地保护文物。”刘毅介绍。

记者还探访了地上两层实验室，有形貌及结构分析实验室、成分分析实验室、化学性能分析实验室等。

古陶瓷

精密仪器全方位捕捉“身份信息” 让真品得以守护

该实验室有哪些“奇妙”的文物保护技术呢？

首先看看古陶瓷的鉴定技术，陕西科技大学材料科学与工程学院（文物保护科学与技术学院）副教授王甜介绍，实验室各种精密仪器能为古陶瓷做“全面体检”，这套科技鉴定“组合拳”，能从微观到宏观、从化学到物理，全方位捕捉古陶瓷的“身份信息”。

古陶瓷烧成后，胎釉里的元素种类和含量就基本固定了，这是仿品最难复制的“指纹”。通过化学组成分析法，能精准检测出瓷片中常量元素和微量元素的含量，哪怕是百万分之几的细微差异也能捕捉到。

在扫描电镜下，古陶瓷的釉层成了一个奇妙的微观世界。南宋官窑瓷的釉下有密集的乳浊结构和蠕虫状分相，汝瓷则有结晶完整的钙长石晶体，而耀州窑五代天青瓷的钙长石晶体已几乎熔解——这些微观结构是特定时代、特定窑口的“工艺印记”。就像人的指纹一样，每类古陶瓷的微观结构都独一无二，是判定真伪的关键依据。

此外，利用热释光、碳14等放射同位素分析法，能检测出陶瓷在漫长岁月中吸收的天然辐射剂量，从而推算出烧成年代。

不过，单一的科技方法也并非万能。如果遇到“老胎新接”“旧料新做”的造假手段，或者仿品采用人工辐射造假，单一检测方法可能会出错。为此，团队打造了“中国古陶瓷多元信息智能管理与应用系统”，将传统鉴定的宏观信息与科技检测的微观数据结合起来，构建了涵盖材料信息、历史信息、艺术信息的多模态数据库。

鉴定时，系统会将待鉴定陶瓷的宏观图像、颜色纹理、化学成分、微观结构等多维度数据，与数据库中的标准样本进行比对分析，通过智能算法精准匹配产地和年代。这些藏在数据里的“鉴定密码”，就像给千年古陶瓷配上了专属“身份证”，让真品得以守护。

纸质文物

纳米黑科技 量身打造“守护神器”

老照片是不是一摸就掉渣？古籍善本为啥会粘成“书砖”掰不开？报纸放久了为啥变黄发脆？陕西科技大学材料科学与工程学院（文物保护科学与技术学院）副教授郭江介绍，团队给纸质文物量身打造了“三大守护神器”——疏水“荷叶衣”、加固“钢筋盾”、脱酸“中和剂”，用纳米黑科技破解千年文物的“老化危机”。

“模仿荷叶”的纳米防护衣，这款疏水材料堪称纸张的“隐形雨衣”，灵感来自“荷叶效应”——荷叶为啥滴水不沾？因为表面粗糙又光滑（低表面能），水分子根本站不住脚。研究团队把这个原理搬到了文物保护上，核心材料是比头发丝细上千倍的SiO2纳米颗粒，喷涂在纸张上后，形成一层肉眼看不见的薄膜，不仅不会让文物沾水，连灰尘都粘不上。

此外，既能防水又能“补钙”的双功能盾HPMC基保护液，可以让原本一折就裂的纸页，变得坚固。

还有，一张pH值仅4.8的酸化古籍纸，浸入改性纳米Mg(OH)2悬浮液3秒，晾干后用pH试纸一测，数值直接跳到7.5。它就像“酸碱中和大师”，能精准中和纸张里的酸性物质，让纸张pH值恢复稳定，从根源上阻止变黄发脆；更神奇的是，它还自带“防火、疏水”功能。这一功能已从对宋朝纸质文物中得到验证。

这些藏在实验室里的纳米黑科技，就像给文物穿上了“隐形铠甲”，让千年文献、珍贵书画能跨越时光，继续向我们讲述过去的故事。

皮革文物

用天然绿色材料科技 为文物穿上“柔性防护衣”

老皮俑是不是一摸就僵硬开裂？古代皮铠甲为啥总难逃霉变腐烂的厄运？陕西科技大学材料科学与工程学院（文物保护科学与技术学院）教授刘俊莉介绍，团队针对皮革文物的“老化顽疾”，量身打造了专属守护方案——植物油基抗菌回软剂，用天然绿色的材料科技破解千年皮革的“板结霉变危机”。

皮革文物之所以会板结，是因为长期老化过程中，内部纤维逐渐僵化、粘结，失去原有柔韧性；霉变则是潮湿环境下霉菌在皮革表面滋生侵蚀所致。这款皮革文物的“柔性复苏神器”，核心原料源自天然植物油——蓖麻油，经改性处理后添加少量纳米材料，使得回软剂兼具回软与抗菌双重功效，还会在一定程度上改善回软皮革的变色问题。研究团队充分利用蓖麻油的天然润滑与渗透特性，通过技术改性让其能快速渗透到皮革纤维间隙，就像给僵化的纤维“注入活力”，有效缓解纤维粘结问题，让原本板结僵硬的皮革逐渐恢复柔软质感。同时，添加的纳米材料与改性后的蓖麻油成分还能在皮革表面形成一层隐形的抗菌膜，精准抑制霉菌孢子的萌发与繁殖，从根源上阻断霉变的发生。

值得一提的是，这个回软剂主要成分温和无刺激，使用后不会对皮革文物的原有质地、色泽造成重大损害，已在一件清代皮革口袋文物小规模使用，回软效果显著。

青铜器

除锈就像“拆弹”

新材料宛如智能橡皮擦

博物馆里那些锈迹斑斑的青铜器，如青铜鼎、青铜剑，如何在千年埋藏后重新焕发光彩？陕西科技大学材料科学与工程学院（文物保护科学与技术学院）副教授张荔介绍，青铜器最怕的并非战火，而是时间这场“慢性病”——锈蚀、开裂、酥粉化，科研团队就像“青铜医生”，用三项“科技手术刀”——铸造基因解码仪、智能凝胶橡皮擦、自适应隐形铠甲，为青铜文物量身打造了一套“续航计划”。

同一时期出土的青铜器，因所在地区土壤的酸碱度不同，其腐蚀状况差异显著。刚出土的青铜器常常看似完好，但放进博物馆后迅速出现“粉状锈”。实验室全程借助无损检测技术，对青铜器进行“全身扫描”，从合金配比、铸造痕迹到锈蚀成分，逐一解码。

接下来如何除锈呢？就像“拆弹”，出土的青铜器，尤其是脆弱薄胎器物，表面锈层复杂。在彻底清除有害锈的同时，应尽可能地保留无害锈，以维持其历史印记与原始风貌。团队研发的系列复合凝胶材料，宛如“智能橡皮擦”，这些凝胶材料通过原位、可控、选择性清洗的方式，精确地去除碱式氯化铜等有害锈，在实验中实现了超过90%的清除率，且不会损伤青铜器基体，确保没有化学残留。这一技术已成功应用于珍贵青铜镜的修复。

怎么能做到长效防护呢？团队研发了一种新型的有机-无机复合智能涂层，如同为青铜器穿上了一层能“呼吸”、可“自愈”的隐形铠甲。涂层中融入的无机纳米颗粒，大幅提升了其硬度与耐老化能力，还赋予其在光照下自动保持清洁的功能。它不仅能够物理隔绝水分和氧气，还能在受到轻微损伤时实现一定程度的自我修复。

为什么带锈保护比彻底除锈更好？张荔介绍，简单来说，青铜器上那些稳定的锈迹，比如古朴的铜绿，并不是简单的“损坏”，更像是岁月为它披上的外衣，承载着历史，也自有美感，我们不能粗暴地全部清除。现代的保护方法，就像给文物涂上一层看不见的“智能保鲜膜”，这层膜薄到几乎无法察觉，完美保留了文物的原有样貌和质感。它的神奇之处在于，能有效隔绝外界湿气和有害物质，阻止那些会不断扩散的有害锈蚀，同时却允许器物自然稳定地存在。更重要的是，这层保护在未来如果需要，还能被安全地去除，不给文物留下任何负担。这种做法，正体现了文物保护中“最小干预”的核心智慧：用最轻柔的方式维系文物的健康，同时最大限度地留住它身上每一寸时光的痕迹。 华商报大风新闻记者 李明 任婷 文/图

来源：华商网-华商报

编辑：唐港