给金属文物“把脉听诊” - 一号娱乐

图为小型腐蚀检测平台渲染图。 　　作者供图 　　本文底图由AI生成

　　对金属文物来说，无论是馆藏珍品还是室外遗存，始终面临腐蚀这一“病症”的威胁，而其本质是金属与环境间发生的电化学反应。

　　《国家文物事业发展“十五五”规划》中对文物无损检测、病害监测、专用装备研发和预防性保护作出科学部署。“保护第一、加强管理、挖掘价值、有效利用、让文物活起来”的新时代文物工作方针，推动文物保护从经验探索走向科学分析。

　　在此背景下，以自主创新装备准确“把脉”文物腐蚀状态是有效的实践途径。

　　锈蚀层下如何“把脉”

　　金属文物不同于工业领域光洁平整的构件，表面普遍覆盖着干燥粗糙且形貌不规则的锈蚀壳层。这层锈是历史痕迹，既可能是守护金属的“铠甲”，也可能是加速劣化的“病灶”。要透过锈层获取真实腐蚀信息，面临多重难关。

　　其一，金属材质不同，环境多变，就会让锈蚀成分各异；其二，锈层厚薄不均，致密程度不一，导致微弱杂散电流干扰明显；其三，采用常规溶液对粗糙起伏表面检测时，会出现液体扩散外渗现象，无法获得固定检测面积，信号点无规则乱跳。难度最大的，就是文物唯一稀缺，不可破坏性取样，无法制成标准实验电极，也难以在库房、博物馆乃至室外遗址完成金属文物腐蚀判断。

　　如何透过锈蚀层这个“表象”，获得真实、可重复的腐蚀“本质”电化学信号，是国际学者共同面对的难题。意大利学者提出“接触式探头”概念，以浸透电解质的棉纱布贴合文物进行测试，虽然数据波动较大，但也正是由此模型，西班牙、瑞士等国后续推出了应用于铁器和青铜雕像等文物检测的柔性泡沫盘、凝胶贴片的实验室设计案例。

　　防患未然定期“体检”

　　科学保护，重在预防。腐蚀的本质是电化学过程引发的材质劣化，运用电化学测试技术获取原位腐蚀反应参数，是判断文物保藏状态、解析腐蚀行为、评估保护效果的关键手段。

　　现有常规借助X射线衍射、扫描电子显微镜分析锈蚀产物和微观形态，回答的是锈“是什么”。而从保护修复环节来说，除锈脱盐深度如何、缓蚀能否持久、保护涂层是否兼容、早期修复使用的材料是否失效，都无法仅凭模拟实验进行回答。

　　唯有建立便携、原位、无损的检测能力，定期为文物“体检”，长期跟踪监测，才能让保护决策有据可依。

　　穿透锈层捕获“脉搏”

　　针对上述难题，中国社会科学院科技考古与文化遗产保护重点实验室科研团队研发了一组应用于金属文物的便携式电化学原位检测探头与腐蚀检测平台系列。实现参比和辅助电极的嵌套式布局，合理调控电流分布均匀性与稳定性，方便拆装替换内部元件。此外，设备通过凝胶实现稳压控制，有效获得固定的检测面积和电化学数据，精准捕获隐藏在锈层下的金属腐蚀信号，实现腐蚀分析。

　　该系列设备现已在中国国家博物馆、四川省文物考古研究院等考古文博单位实现成果应用，预期将应用在更多考古遗址出土和博物馆馆藏的金属文物，能为金属文物原位腐蚀研究与保护方案制定提供设备条件支持。

　　文物承载灿烂文明，传承历史文化。金属文物上层层叠叠的锈迹，既是岁月侵蚀留下的印记，也沉淀着历史沧桑。锈蚀长期困扰金属文物保护工作，而自主研发的电化学检测设备，以科技为刃穿透千年锈层，可以精准捕捉文物潜藏的腐蚀信号，感知文物内在的“生命脉搏”，进而让历经风霜的金属文物得以传之久远。

　　（作者系中国社会科学院科技考古与文化遗产保护重点实验室助理研究员）