等离子体技术在文物保护领域的作用
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。
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清洗机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。

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。
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。

PLUTO-M等离子清洗机
PLUTOVAC射频等离子清洗机,兼顾物理作用和化学作用,其表面处理能力,可以完美兼容各种样品和实验目的。

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
HC1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。

铁质考古文物的保护面临两个问题。
第一个问题与结壳有关,这是一种覆盖在文物表面的坚硬的团 聚层,由土壤和迁移的氧化物组成。
第二个问题是防止文物的进一步腐蚀。
利用氢等离子体处理铁质文物 可以非常有效地解决这2个问题。将铁制品放在氢等离子体中处理,其表面的结壳会变得特别松软,用手术刀即可去除。而相对于第一种问题,
第二个问题防止进一步腐蚀就显得相对困难,铁制品表面含有铁的氧化物和铁的氯化物,防止铁制品的进一步腐蚀就是要去除这2种化合物。对于铁的氧化物,可以利用氢等
离子体有效去除,但并非100%,而该法并不能很有效地完全去除铁制品文物表面的氯化物,只能将其含量降低在一定范围之内,然后再在其表面覆盖一层防护层,以防止其
进一步腐蚀。

通常铜基文物最具腐蚀性的腐蚀剂是氯,铜和来自土壤的阴离子氯之间相互作用形成氯化亚铜,这种氯化亚铜位于外部铜锈和金属铜之间的界面。活性氯化亚铜暴露于大气中,
与水分和氧气接触会导致铜的 连续溶解——“青铜病”
等离子体应用于腐蚀金属工件的清洗和处理已有多年的历史。
等离子体处理可以沉积纳米结构薄膜,根据所生成薄膜的特性修改某些表面特性,所以可以在青铜器表面利用等离子体沉积纳米薄膜,纳米薄膜可以改变青铜器表面的性能,
如拒水性能,从而改变其耐腐蚀性,有效地保护了青铜器文 物,且不影响文物的美观。

PLUTO-MC(8L) 真空等离子体涂覆(镀膜)设备
Pluto-MC利用等离子体改性时,将试样置于特定的离子处理装置中,通过高能态的等离子轰击试样的表面,将能量传递给试样表层的分子,使试样发生热蚀、交联、降解和
氧化反应,并使试样表面发生C-F键和C-C键的断裂,产生大量自由基或引进某些极性基团,从而优化试样表面的性能。

纸张变质的原因有很多,如微生物污染、氧化、酸化等,真菌和细菌的生长会导致纸张上长满斑,而且会影响纸张的强度。等离子体处理可以去除微生物污染,同时提高纸张的
强度。等离子体处理涉及到很多参数,这些参数会同时影响到微生物的去除及纸张的强度,所以问题的关键在于选择合适的参数,使得既可以去除微生物又可以使纸张的强度
得到最大的提升。使用氢气辉光等离子体,可以使纸的稳定性提高 20% ;并且使用氢等离子体,也可以同时实现微生物污染的灭活和纸张的清洁;氧气等离子体处理更有效。
辉光等离子体去除微生物和纸张稳定处理是一种新的创新性的纸修复技术。
小结:
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,利用等离子清洗机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、灰尘或其他污染物即, 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。
等离子清洗机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。