石墨烯新用途！纳米材料保护壁画

石墨烯新用途！纳米材料保护壁画

一直以来，作为宝贵财富的古代馆藏壁画日益受到严重的损坏。由于极好的兼容性，无机纳米材料[如纳米Ca(OH)2]作为一种具有良好前景的壁画保护材料而受到广泛关注。然而，到目前为止，其合成方法仍然成本高，操作复杂，而且通常使用有机溶剂。此外，Ca(OH)2的粒径大、碳化慢、加固强度低等问题仍未得到解决。



近日，材料领域权威期刊Advanced Functional Materials在线发表了西工大纳米能源材料研究中心题为“Graphene-Enhanced Nanomaterials for Wall Painting Protection”的研究性论文，并被选为封面类文章。该论文以中心博士研究生朱金萌为第一作者，魏秉庆教授和李炫华教授为通讯作者。



Advanced Functional Materials创刊于2001年,由德国Wiley-VCH出版社出版，是材料学领域最具影响力的期刊之一，期刊论文评选严格，在纳米材料、物理、化学等领域都具有很大学术影响力。当前影响因子为13.32。

本工作通过采用简便经济的水溶液方法巧妙地合成Ca(OH)2/石墨烯量子点(GQD)[Ca(OH)2/GQD]杂化纳米材料，提出了全新的壁画保护概念“石墨烯增强纳米材料对壁画的保护”。研究结果显示，Ca(OH)2/GQD纳米材料的颗粒小（约80纳米）、尺寸均匀，且对壁画颜料具有强的粘附性。更重要的是，由于GQD的存在，Ca(OH)2完全碳化成一种稳定的“方解石”相，该相对于壁画加固十分重要。



此外，Ca(OH)2/GQD具有抗紫外线能力。比较结果显示，Ca(OH)2/GQD杂化纳米材料相对已报到的氢氧化钙保护材料具有更好的保护效果，开辟了新兴二维纳米材料应用于文化遗产保护新的方向。本工作得到了陕西省重点科技创新团队计划项目、国家自然科学基金、陕西省自然科学研究项目、陕西省石墨烯联合实验室和西北工业大学凝固技术国家重点实验室研究基金的资助。



另外，中心博士研究生张媛媛在魏秉庆教授的指导下在有机壁画保护材料方面也取得了相应进展，已发表了Hybrids of CNTs and Acrylic Emulsion for the Consolidation of Wall Paintings和Environment-Friendly Poly(2-Ethyl-2-Oxazoline)as an Innovative Consolidant for Ancient Wall Paintings两篇研究性论文。



纳米能源材料研究中心首席科学家魏秉庆教授于2014年基于陕西省丰富的文物资源，发挥团队在纳米材料研究方面的优势，创新性的提出“材料科学与文物保护研究”这一新的研究方向。并于2015年，联合陕西历史博物馆、陕西省考古研究院共同获批陕西省重点科技创新团队，研究纳米技术在馆藏壁画保护中的应用。2016年，西北工业大学与陕西历史博物馆联合申报的“馆藏壁画保护修复与材料科学研究”国家文物局重点科研基地获批成立。研究团队经过长时间的科研攻关，取得了多项研究成果。除了发表上述论文以外，已申请国家专利12项，授权2项。目前研发的壁画修复纳米材料已成功应用于3处著名的唐墓壁画的保护中，取得了良好的效果。

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