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金贝尔分享布鲁克光谱:文化遗产材料中塑料的FTIR分析

发布时间:2022-09-28      点击次数:251

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使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术来识别和表征聚合物并不算新方法。或许您已在工业质量控制或微塑料的鉴定中了解过此方法。然而,您是否还知道,FTIR分析已成为博物馆和展览馆中塑料文物的分析工具呢?事实上,FTIR是一项非常重要的技术。它在改善储存环境、确定保存要求以及为状况较差的文物选择处理方法方面,一直发挥着至关重要的作用(1)。

 

利用FTIR识别塑料文物


塑料在日常生活中发挥着重要作用。因此,某些塑料制品成为博物馆藏品也就不足为奇了。

塑料的聚合物结构使塑料非常耐用。然而,在空气、水分、光和热的影响下,塑料仍会随着时间的推移而发生降解。这种分解将造成两方面的问题。首先,重要的文化遗产正在逐渐消失。其次,分解产物可能会损坏藏品中的其他贵重物件。因此,我们需要开发恰当的保护技术。为此,必须确定塑料文物的成分。

 

进行FTIR分析的折扇和纽扣

理论上,我们可以使用多种分析技术。然而,这些技术中大多数都较为繁琐、成本较高,并且样品在分析过程中会被损坏。当然,破坏文物进行分析也是不可取的。此外,博物馆需要一种易于使用的且具有成本效益的技术。FTIR光谱仪恰好满足这些要求。事实上,到目前为止,FTIR已成为展览馆、图书馆和博物馆中鉴定塑料文物泛使用的方法(2)。

布鲁克ALPHA II—理想之选


布鲁克ALPHA FTIR是一款功能强大的光谱仪,能够进行无创物体分析。该仪器经济高效、操作直观,可在短时间内完成对珠宝或古织物等研究对象的分析和鉴定。

费城艺术博物馆和罗格斯大学使用布鲁克ALPHA II,对该博物馆的服装与织物类别的75件文物进行了分析(3)。研究对象包括纽扣、耳环、亮片、串珠及大型织物等。对于形状不规则或有光泽的物体,可使用*无接触的“外反射"(ER)方法予以检测。ALPHA II的检测模块中集成了一个摄像头,以便准确确定研究对象上的检测点位。然而,某些织物由于不具有足够的反射性,不适合这种检测方法。对于这些物品,我们采用了“衰减全反射"(ATR)方法。在使用该方法时,需要在ATR样品界面与物体之间施加压力,以确保紧密接触。

 

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正在运行的Alpha II。按住外部反射(ER)模块的按钮(左图)。

ATR模块上的绿色丝绒织物(右图)。

一般情况下,分析过程仅需30秒左右即可完成。所得光谱覆盖整个中红外区。根据该光谱并对照参考光谱库,即可识别该聚合物材料。

 

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折扇的FTIR光谱;外反射(ER)光谱(蓝色)和透射法检测的参考光谱(红色);经确定,材料为硝酸纤维素。 

结果和展望


研究结果表明,ALPHA II非常适用于分析塑料文物。该仪器可明确地识别和表征大部分检测材料。

在未来,将有更多实验会采用ATR和ER模块。事实上,费城艺术博物馆的Kate Duffy很高兴地表示,其团队对ALPHA II非常满意。

身为布鲁克的成员,我们的ALPHA II FTIR光谱仪被用于帮助保护文化遗产,这让我们感到非常激动,我们欣然期待在未来的合作中继续提供相关支持。

 

 

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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