掃描電鏡在大型木構件脫水加固保護中的應用初探

王軍 潘彪

摘 要：南京明代寶船廠遺址大型飽水木構件的脫水加固保護歷時八年，經歷了表面清理、脫鹽、滲透加固、緩慢干燥等保護流程，通過樹木生長錐取樣掃描電鏡顯微分析的方法，對加固劑的滲透深度和滲透程度進行了分析研究，評估了該大型木構件的脫水加固的效果，探索實踐了一種針對大型木構件脫水保護效果評估的方法，對大型飽水木構件的脫水加固保護具有一定的指導意義。

關鍵詞：掃描電鏡；木構件；飽水；效果；PEG

飽水木器是出土文物中重要的一類，經過國內外專家幾十年的實踐與探索，飽水木器文物的保護修復已經形成了較為成熟的保護修復工藝技術體系，尤其是PEG及其復配液填充法在飽水木器脫水加固定型保護中應用極為普遍，有大量的成功案例，如浙江杭州蕭山獨木舟脫水加固[1]、四川成都商業街船棺脫水加固[2]、山東蓬萊明代古船脫水加固[3]等。南京明代寶船廠遺址出土大型木構件脫水保護，在陳中行、奚三彩兩位研究員的指導下，采用了PEG復配液（聚乙二醇、二甲基脲、尿素）由低濃度向高濃度逐步滲透加固的方法，取得了較好的保護效果，木構件尺寸、形態保持了穩定，外觀顏色無加深。保護流程包括表面泥漿清理、純凈水浸泡脫鹽、加固劑滲透加固以及緩慢自然干燥等，整個保護過程歷時八年。在寶船廠大型木構件的脫水加固保護過程中，為了取得較為滿意的保護效果，我們根據木構件的尺寸，特別設計了一套熱循環加熱系統。熱循環加熱系統由磚石基礎玻璃鋼水槽、U型不銹鋼加熱組件、水泵循環系統、配電系統、溫控系統組成，該系統有利于鹽類物質的析出與加固劑的滲透進程。

保護效果的科學評估在南京林業大學潘彪教授的指導下借鑒了林學樹木研究中常用的樹木生長錐取樣，結合掃描電鏡顯微觀察的方法，對完成滲透加固后的木構件進行取樣觀測，探索了一種大型木構件加固效果評估的科學方法。

1 取樣方法

采用瑞典產Haglof C0600型樹木生長錐，對8個大型木構件進行取樣。為了盡可能真實反映木構件脫水加固處理效果，取樣部位遠離木構件端部50厘米以上，與木材紋理垂直方向鉆取樣品。取樣大小：直徑5.5毫米，取樣深度6～7厘米。一般每個大型木構件取等距離2～3個樣品。對樣品分別標號，取樣過程如圖1所示。

2 分析方法

對8個木質構件取樣，沿深度方向（垂直紋理方向），分外（距離木構件表面1.5厘米）、中（距離木構件表面4.5厘米）、內（距離木構件表面7.0厘米）三段分別進行取樣。對樣品進行干燥、抽真空和噴金處理，制得掃描電鏡觀察樣品。然后在日立TM-1000臺式掃描電子顯微鏡下進行觀察和照相。

3 結果分析

3.1 木構件外層處理效果

外層距離木構件表面1.5厘米，如圖3所示。比較處理前木構件細胞形態（圖2），表明木材各類細胞（包括導管、木纖維、軸向薄壁細胞）中均填充了滲透加固材料。

3.2 木構件中層處理效果

中層距離木構件表面4.5厘米，如圖4所示。比較圖2，表明木材各類細胞填充樹脂程度不同，其中木材主要組織木纖維中基本充滿了滲透加固材料；部分導管和軸向薄壁細胞填充了滲透加固材料。

3.3 木構件內層處理效果

內層距離木構件表面7厘米，如圖5所示。比較圖2，表明木材各類細胞部分填充了處理樹脂，其中木材主要組織木纖維中大多充滿了樹脂；部分導管填充了滲透加固材料；少部分軸向薄壁細胞中填充了滲透加固材料。

木構件不同深度滲透加固材料填充程度不同，主要與距表層距離有關，隨著與構件表面距離加大，因外部細胞中已充滿滲透加固材料，使得滲透加固材料難以向內滲透。木構件內部，各類細胞在不同深度下填充滲透加固材料程度不同，與不同細胞類型的細胞特征有關，如細胞壁上紋孔大小（影響細胞滲透能力）、細胞中本身內含物填充堵塞與否。格木因導管中紋孔為聚合物紋孔，同時具有部分樹膠，影響滲透性；滲透較為困難的是軸向薄壁細胞，因內部樹膠含量豐富、存在晶體、紋孔小等因素所致。

4 出土木構件的脫水滲透加固結果與討論

從上述木構件不同深度取樣，在電子掃描電鏡觀察來看，經過多年的浸漬處理，滲透加固材料已滲透至離木構件表層至少7厘米的深度。木材的主要細胞木纖維中基本充滿了加固材料，對木材細胞起到了足夠的支撐作用，可以有效地起到阻止木材在正常環境下因空氣濕度變化而產生的尺寸不穩定和開裂現象的發生；同時因滲透加固材料具有抗菌耐腐的特性，起到防止木構件在自然環境中的霉變和腐朽的作用。

此外，飽水漆木器的脫水加固保護，由于材質、尺寸、造型、工藝等諸多方面的差異，通過不同的材料與工藝保護處理的漆木器其保護效果的評估受到取樣的限制，大多根據經驗來調整保護的進程，對于大型飽水木構件則有取樣分析的可能性，樹木生長錐取樣結合掃描電鏡顯微分析的方法為科學的評估大型飽水木構件脫水加固效果提供了一種選擇，并且能夠直觀、有效地反映加固材料滲透的深度與程度。

參考文獻

[1]陳中行，陳麗臻，李瀾，等.杭州蕭山跨湖橋遺址獨木舟原址脫水加固定型保護[C]//吳健.跨湖橋文化國際學術研討會論文集.北京：科學出版社，2013.

[2]肖嶙，白玉龍.成都商業街船棺葬出土棺木保護概述[J].江漢考古，2014（s1）：157-163.

[3]袁曉春，張愛敏.蓬萊四艘古船保護技術解析[J]中國文物科學研究，2013（1）：81-84.