Технології
Технології

Графен захистив картини від руйнування. Вуаль можна стерти ластиком

Вчені замінили захисний лак і покриття для картин графеновою вуаллю та захистили їх від вологи, сонячного випромінювання і окислення. Графеновий шар можна легко видаляти з картин, а його коефіцієнт захисту складає 70 відсотків. Щоб перевірити новий спосіб вчені штучно зістарили подаровану їм картину, а деталі графенового захисту описали у Nature Nanotechnology.

Подарована вченим картина «Тритон і Нереїда» до і після 130 годин прискореного старіння під видимим світлом, що еквівалентно приблизно 65 рокам музейних експозицій. Центр кольором не покривали. Зліва картина до старіння, а справа - після. Так ліва сторона картини демонструє зображення під графеновою плівкою, а права без неї. M. Kotsidi et al. / Nature Nanotechnology, 2021

Подарована вченим картина «Тритон і Нереїда» до і після 130 годин прискореного старіння під видимим світлом, що еквівалентно приблизно 65 рокам музейних експозицій. Центр кольором не покривали. Зліва картина до старіння, а справа - після. Так ліва сторона картини демонструє зображення під графеновою плівкою, а права без неї. M. Kotsidi et al. / Nature Nanotechnology, 2021

Як зіпсувати картину?

Типовою проблемою для творів мистецтва мистецтва є помітна чутливість до умов навколишнього середовища. Наприклад, вплив ультрафіолетового і видимого світла викликає зміни кольору, пожовтіння і вицвітання. У наслідку картина втрачає не лише колір, а і піддається серйозним необоротним змінам, як-то деградація та ерозія. Причому поглинені картинами фотони, особливо з більш високою енергією, можуть порушувати молекули з основного стану, викликаючи серію хімічних реакцій, що призводять до зміни кольору. Яскравим прикладом є зміна кольору «Соняшників» Ван Гога - картина покрилася білим нальотом через те, що у ній кристали червоного свинцю перетворилися в білий плюмбонакрит через реакцію домішок фарби зі світлом і вуглекислим газом. Дослідники вже давно намагаються знайти спосіб замінити комерційні засоби захисту картин, як-то лаки, на менш шкідливий матеріал, який на відміну від перших, не вплине на них, не зіпсує якість кольорів та може бути легко видалений. Наприклад, наноструктурованим гідроксидом кальцію рятували настінні малюнки майя, а розписи церкви Сан-Сальвадор у Венеції захищали в'язкими полімерами. У своїй роботі вчені вирішили спробувати новий популярний серед науковців матеріал - графен.

Чому графен?

Однією з важливих характеристик графена є те, що він демонструє високу жорсткість і міцність, але при цьому є достатньо гнучким через його надзвичайно малу товщину - всього в один атом. Він непроникний для шкідливих сполук, таких як кисень, волога і агресивні гази. Завдяки цим властивостям, наряду з гідрофобністю та світлопоглинанням, графен, на думку вчених, є ідеальним кандидатом для захисту творів мистецтва, під час зберігання і транспортування.

Він може досить легко приставати до підкладок завдяки силам міжмолекулярної взаємодії - тому його можна наносити рулонним методом. Так методом хімічного осадження з парової фази (CVD) можна створювати графенові плівки розміром до 30 × 30 квадратних сантиметрів та переносити його на різні гнучкі підкладки. Однак пряме нанесення графена на твори мистецтва може бути непростим, оскільки умови вологого перенесення і гарячого ламінування можуть бути шкідливими для тендітних забарвлених підкладок. Тож вчені взяли звичайну клейку плівку, яка дасть змогу приклеїти графеновий шар і до папери, і до картону, і на полотна. Крім того, графен через його товщину може бути легко видалений з цієї плівки, на відміну від наявних комерційних полімерних покриттів. Тож, на думку дослідників, він має конкурентну перевагу перед іншими захисними матеріалами і речовинами для захисту творів мистецтва від вицвітання.

Як захистити картину графеном?

У своїх експериментах вчені наносили графен у один, два і три шари на подаровану їм картину та штучно зістарювали її 1050 годин під неоновими лампами і білого світла, а також під ультрафіолетовим випромінюванням. Це було еквівалентно 200 рокам безперервної виставки в умовах музейного освітлення. Порівнюючи покриті і не покриті графеном частини картини, вчені розрахували коефіцієнт захисту - він склав 70 відсотків. Причому для покритих одношаровою графеновой вуаллю зміни кольору були у діапазоні від 1,9 до 8,9, в залежності від типу забарвлення. А для використаних в експерименті комерційних продуктів, цей показник був у діапазоні від 17 до 20, що, на думку дослідників, не може вважатися прийнятним для консервації творів мистецтва. Сам графен можна помітити тільки при уважному спостереженні на темних кольорах (наприклад, синьому). Загальний коефіцієнт захисту для блакитного барвника склав 38,5 відсотка, а для рожевого - 27,5 відсотка, що можна пояснити різною світлостійкістю використаних художником фарб. Крім того, протестовані комерційні продукти нелегко видалити з поверхні твори мистецтва, на відміну від графенових покриттів, які можна легко видалити за допомогою ластику з м'якої гуми, не пошкоджуючи твір мистецтва.

І хоч графенові шари великих розмірів не позбавлені дефектів (таких як складки, зазори і розриви), вчені помітили, що вони все ще можуть забезпечувати вражаючий захист від дифузії кисню, вологи та інших речовин, а нанесення додаткових шарів додатково покращує бар'єрний ефект, оскільки будь-які неоднорідності покриваються. Так графен довів свою ефективність для повного захисту картин під час зберігання або транспортування.