古代民族服饰纺织品保护与检测研究的新思路

龚龑 副教授

从乐平 李茜 韩晓宁 刘琦

北京服装学院 北京 100029

我们是地球上生产纺织品和使用纺织品最多的国家，我们有着最为丰富的纺织品与服饰的文物资源，这些精美的文物有着很高的艺术价值和研究价值，是我们了解和认识中国古代历史、文化不可缺少的珍贵实物资料。在民族服饰博物馆的发展历史上，纺织品的鉴定、研究和保护已成为一个重要的课题。研究纺织品的质变机理、合理地控制博物馆的保存环境和采用科学的保护手段，防护和抑制纺织品文物发生质变、采用科学的方法对文物进行正确的分析与检测，对文物作出科学的判断与分析，是文物保护工作者所关注的焦点和难点。

1、我国古代纺织品保护及现状

古代纺织品是以天然纤维为原料，主要有棉、毛、丝、麻，属于有机高分子物质，比人造纤维更易受到破坏。由于年代久远，大分子已经降解，纤维的结构和性能已有很明显的变化，当纺织品被暴露在光、污染的空气和具有破坏性的有机物质中，或者以不适当的方式存放和展示时，脆弱的纺织品文物将会受到严重的破坏，从而影响文物的保存[1]。为了使古代纺织品能够保持其原有的品相，为了能更好地向人们展示它们，对古代纺织品的保护就显得尤为重要了。

1.1 影响古代纺织品保护的因素

1.1.1 纺织品文物的质变机理

古代纺织品所用的纤维主要是由动物纤维（丝织品和毛织品）和植物纤维（棉织品和麻织品）构成的。由于纺织品文物是由纤维素、蛋白质、脂质等有机物质组成，这些物质是细菌和霉菌的丰富养料，因此很容易受到细菌和霉菌的侵蚀和虫蛀，使纺织品文物发生霉烂和虫蛀现象。暴露在过多的光和有害气体下也会使文物腿色、泛黄、酥脆。温度和湿度是衡量博物馆气候环境的主要指标，环境因素中相对湿度的升高，会促使霉菌、虫

害及微生物的繁殖生长，同时还能使纺织品纤维吸水，引起体积膨胀变形、纤维强度降低、色彩减退。但空气中相对湿度过低，也会引起纺织品文物内部水分蒸发过多，改变文物自身正常的含水量，导致文物纤维中分子结构破坏，机械能力下降，使纺织品文物出现脆裂、起皱、变形、腿色、翘曲和开裂等现象。若纺织品接触到金属，如铜、铁等，则会被金属氧化物腐蚀而生成锈斑。昆虫及微生物的排泄物（如粪便等）也会腐蚀和污染文物[2]。

1.1.2 影响纺织品文物质变的物理因素

（1）光对丝织品文物贮藏的影响

丝纤维对日光或紫外线的作用很敏感，易发生光氧化降解作用及光化学作用。红外光和可见光有一定的破坏作用。红外光是热辐射线，收藏品被红外光照射，使被照物表面及内部温度急速上升，产生内应力，出现翘曲、龟裂现象。如果在潮湿的环境中，就会加速质变过程。因此，从藏品保护的角度出发，藏品应储藏在无光的环境中。

（2）温度和湿度对纺织品文物的影响

温度和相对湿度发生急剧变化，会造成文物内部水分含量的改变，使之失去原有的平衡状态，从而使文物外观发生变化，内部分子结构受到伤害，最终被毁坏。因此，保持恒定的温度和相对湿度是非常重要的。要想保持贮藏室内恒定的温湿度，必须采取相应的技术措施，如使用温湿度调节设备，也可以采取封闭的贮藏柜或特别构造的贮藏室，减小空气的流动。文物保护科研工作者经长期观测试验，现已公认的博物馆内空气温度和相对湿度的标准数值为温度为15℃一25℃，相对湿度为45%一65%。

（3）空气污染对纺织品文物的影响

日趋严重的空气污染严重影响着文物收藏品的安全，对其构成了严重的威胁，尤其对于丝织品文物。因此，文物贮藏时必须注意外界环境中空气的质量。对于丝织品文物，不论酸还是碱都会对丝纤维产生破坏作用，化学污染颗粒，尤其是在温度和相对湿度比较高时，可能会与纺织品材料发生化学反应，使文物受损。保护工作者应当严密注意外界空气的质量，必要时可在贮藏室内安装过滤器，外界的空气必须经过过滤才能进入内部空间，保证贮藏室内有良好的空气质量。

（4）微生物和虫害对文物的影响

微生物和虫害对纺织品的破坏作用无处不在。为了抑制这种破坏作用，必须防止文物受到微生物的污染、虫害的蛀蚀，清除已留下的斑痕，抑制它们的繁殖，对危及安全的微生物和虫害进行综合防治。

霉变是微生物中的霉菌在各种材料上生长繁殖所引起的腐霉作用。造成文物材料褪色、变黄、出现霉斑、材料的机械强度降低等劣化变质现象。害虫对纺织藏品的破坏作用是蛀食，会造成纤维和纱线的脱落，使织物的机械性能遭到破坏，外观形态发生变化。防止文物遭受微生物和虫害的侵蚀，最主要的方法是严格控制贮藏室的温湿度，不为微生物和虫害创造可能发生的任何条件。在贮藏前必须将文物上原有的霉菌、虫卵等清除干净，避免其再次重生。随着纳米技术的发展，纳米技术在文物保护上也有重大突破，可利用纳米材料的防腐抗菌性能，对文物进行处理。

（5）前期处理对文物的影响

文物在贮藏前，通常要经过一系列的前期处理，包括清洁处理、修复、保护等。前期处理对文物本身肯定是有影响的，我们所要做的就是尽量减小影响，使其降低到最低程度。此外，运输过程也可能对文物造成不必要的损伤。

（6）贮藏方式对文物的影响

贮藏方式对文物也有一定的影响。文物贮藏时，合适的贮藏方式及其操作也是非常重要的［3］。目前用于文物贮藏的方法主要有以下三种：玻璃贮藏、橱柜贮藏和装裱贮藏。好的贮藏方式可使收藏和展出统一起来，避免不必要的操作对文物的损伤。

1.2 我国古代纺织品保护现状

纺织品文物保护是一门多学科、多领域相互交叉的边缘学科，是20世纪随着近代考古学发展而逐渐形成的一门新兴交叉学科，涉及的范围极广，它与化学、物理学、考古学、古代纺织科技史、古代纺织艺术、纺织科学和生物学等多个学科都有密切的联系，是科学、技术和实践技巧的结合。在对纺织品的处理过程中，只有把它们有机地结合起来，才能保证纺织品在保护过程中受到的损坏最小。

纺织品文物保护工作的基本原则是准确地理解文物的原状和尽可能地保持其原状。操作时应遵循如下原则：

（1）文物原状原貌的保持。所谓文物的原状一般是指文物出土或征集到时的状态，纺织品文物的结构、纹样、色彩、款式等，所有这些都应该尽量保持不变。

（2）可逆的原则。这一原则主要是针对文物的加固和修复过程而言。通常需要某些辅助材料，使文物更易被保存。但必须注意所添加的任何材料都是易于被去除的，而且在去除材料时文物本身不受影响。除非那些损坏程度比较严重的文物，才可以尝试用不可逆的方法进行处理。

（3）外观效果的要求。文物的保护要尊重历史，考虑当时的生产条件与文化背景，最大程度保持文物的历史面貌、技术与艺术特征，使其尽可能的恢复原有的面貌。

尽管我国有悠久的纺织技术，有丰富多彩的纺织品种类，但对于古代纺织品的保护技术，与国外相比却比较落后。尽管建国后中国古代纺织品的保护技术和工作有所发展，也越来越受到重视，但与国外的研究相比，我国在这方面的研究仍比较落后。对古代纺织品的研究，仍只是研究其他文物时的附带品，而且专门从事这方面研究的人员、机构和实验装备特别的少。因此，在我国，这个领域的研究与国外还有很大的差距。

2、古代纺织品检测方法

2.1 有机文物的材质分析

对于纺织品文物来讲，常见的纤维是丝、棉、毛、麻四种材质，因此纺织品文物纤维鉴别以天然纤维为主。

国家标准和纺织行业的纺织纤维鉴别方法很多，主要分为两类：一类是物理方法，包括密度法、熔点法、热分析法、感官手感外观判定法、显微镜观察鉴别法、电子显微镜法、紫外可见分光光度法、红外分光光度法、色谱法等；另一类是化学方法，包括燃烧法、溶解法、显色法、热失重分析鉴别法等等。国家认可的纺织品检测部门常用的纤维材质鉴定方法是感官鉴别法，燃烧法、显微镜观察法和化学溶解法等，其中有效的首选方法是显微镜观察鉴别法。适用于有标准图谱的各种天然及合成纤维，特别是对于天然纤维来讲，可根据纤维的横、纵截面特征很容易地判别出来。国家标准中的另外一些检测方法，如紫外可见分光光度法、红外分光光度法、色谱法等，除这些国标方法外，还有用X射线衍射法、荧光分析法等对纤维材质进行鉴别[4]。

2.1.1 显微镜观察鉴别法

显微镜观察鉴别法是服装纺织类文物最常用也是最有效的无损检测方法。一般的光学显微镜可把物体放大1500倍左右，分辨的最小极限达0.2微米。因此，我们在检测纺织品时，可以运用显微镜对样品进行直观的观察和初步的筛选、鉴定。我们根据纤维的纵面、截面形态特征来识别纤维的结构和种类；还可以通过观察纤维的纱向及组织状况判断纤维的织法及真伪；在观察一些经染料上色处理的纤维时，我们还可根据染料和纤维的附着情况对文物进行年代和真伪的推测。

在用显微镜观察法观察民族服饰博物馆的汉族土布时，我们可以从成像中清晰地观察到纤维的形貌、织法和染色状况，从而对纤维的种类与成分有一个初步的了解。（图1）

图1 显微镜下观察到的汉族土布纤维形貌

图2 显微镜下观察到的马面裙纤维形貌

图3 博物馆点翠凤冠全貌

图4 扫描电镜下观察到的翠羽的微观构型

在研究博物馆的马面裙时，我们对特殊的蓝紫色染料产生了质疑，因此，我们选取了一块具有紫色染料的部件进行检测，可以从显微镜中直观的观察到染料的色相、上色均匀程度和纤维与底部纸浆的黏合度。研究破损处纤维的形貌是判断文物年代及真伪的关键，因此，我们又从马面裙上选取了另一处纤维进行观测，我们可以通过观察纤维断面的形貌进行破损分析。（图2）

2.1.2 扫描电子显微镜法

扫描电子显微镜与普通显微镜鉴别纺织纤维的原理是相同的，都是观察纤维的特征判别纤维种类。与普通显微镜相比，扫描电子显徽镜具有高清晰、高分辨率、高精度的变焦聚光系统，能够更加清晰、准确地捕捉纤维的形貌特征。扫描电镜法对于一些纤维特征不太明显的样品十分适用，特别是对于纺织品文物，有时在普通显微镜下观察有些模糊不清的，使用扫描电镜可清晰地分辨出其纤维材质。在文物保护领域，扫描电子显微镜是常用的检测仪器，适用于各类文物，可以清晰地观察到肉眼很难看到的细节。下图为利用扫描电镜观察到的博物馆点翠凤冠上翠鸟羽毛的形貌，通过观测，我们可以清晰的观察到微米级别翠羽的微观构型和断面的破损情况，这些都是一般显微镜难以实现的。（图3、4）

2.1.3 红外吸收光谱鉴别法

红外光谱是电磁光谱的一部分，是一种选择吸收性光谱，约在0.78—1000um波长处。当一定波长的红外光照射分子时，如果分子中某个基团的震动频率和它一样，光的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子，这个基团就吸收了一定频率的红外光，用红外光谱仪记录所得到的吸收谱带。除了单原子和同核分子外，几乎所有的有机化合物在红外区均有吸收，红外吸收的波长位置与吸收谱带的强度，可以用来鉴定未知物结构或确定其化学基团。各种组成纤维的化学基团不同，在红外光谱中会出现这种纤维的特征吸收谱带，对纤维鉴别有用的光谱是波数4000—650cm的谱带。

2.2 纺织品内部结构分析

（1）内部结构分析方法有X射线照相技术、声波CT技术、超声波无损探伤技术和电子衍射等。

（2）元素分析方法有X射线荧光分析（XRF）、原子吸收光谱法（AAS）和中子活性分析等。

（3）成分分析方法有X射线衍射分析 （XRD）、显微红外吸收光谱分析和显微激光拉曼光谱等。

2.2.1 荧光X射线分析

荧光X射线分析装置就是利用X光管所产生的连续X射线作为激发源照射样品物质，通过测定由样品原子内层释放的次级X射线（荧光X射线）达到分析与检测目的的一种装置。通过对该荧光X射线的波长、强度的测定，就可以知道构成文物元素的含量及种类。该方法可以对物质进行定性及定量的分析，分析速度快，分析范围广，从常量至痕量浓度均可分析，具有高精确度及准确度。下面以民族服饰博物馆的两件珍贵藏品为例，说明X荧光能谱仪在检测元素中的应用。

在分析民族服饰博物馆的马面裙所含元素时，我们用到的仪器是能量色散型X荧光能谱仪，我们选取了马面裙上的黄绿花瓣做样品进行分析，所检测的元素均在其最优的滤光片下测得。结果显示如下，其中S元素说明该面料为丝质；Ti、Fe、Cu为涂层和染料中的常见元素；Ca初步分析可能为粘合样品的纸浆中含有；而Pb元素的测得为我们推断服装的年代有一定的帮助，因为在古代的纺织品中，很难出现像Pb之类的重金属，其在现代的纺织品中属于有毒重金属，因此，X荧光能谱仪通常是分析鉴定中初筛的一种方式，根据测定结果，我们有必要用其他手段对该样品进行更深入的研究（表1）。

表1 马面裙小样-EDXRF检测结果

对于一些体积较大的纺织品文物，我们一般很难将其放入样品仓进行测量，这时，我们通常选用手持X射线能谱仪进行直接测量。在我们对博物馆的清末龙袍金线成分进行检测时，我们选用的就是该种方法，首先，对金线的位置进行考察和分析，确定适合检测的测量点，示意图如下。（图5）

图5 博物馆龙袍上金线的分布及形象说明

然后，我们运用手持X射线能谱仪对其进行检测。由于用手持能谱仪检测时，可能检测到盛放样品的物质，因此我们通常把盛放样品的物体作为本底，在分析样品元素时，我们要结合本底筛选元素。结果显示如下，经分析得：（1）袖后点、A点、B点含金，但含量不高，D点、E点不含金，所有测点均以铜占主要成分；（2）桌子本底含有Zn、Fe、Ti元素，袖后点、A点、D点和E点在不同程度上含有Zn, Fe，原因是X射线穿透力强，测量时桌子所含元素对测量结果有一定影响，其中，A点Ti含量较高，可见桌子本底元素对其影响较大，而D点、E点测得不含Ti，可见此时影响较小，原因是A点单层放置，桌子影响较大，袖后点为折叠放置增加面料厚度，减小了桌子影响，D、E点因为隔有聚乙烯板而减小桌子影响，因此基本可以推测不含有Ti；（3）B点已用布匹垫高，可扣除桌子本底元素的影响，由B点不含Zn，基本可推知金属线不含Zn, 但也不排除其他处点的金属线有Zn，B点含Fe，可以推测金属线含有Fe。因此“金线”可能主要由Cu、Fe、Au构成，Cu为主，Au较少，可能含Fe，不排除有Zn。（表2）

表2 龙袍上金丝的各检测点元素含量比较

2.2.2 声波CT技术

声波CT技术是根据声波在不同介质中传播速度的差异，将接收到的反射波信号用CT原理进行成像处理。它可提供缺陷处的完整二维图像或三维立体成像，通过图像可以直观展示缺陷处的空间状态。它对被测物体进行断层扫描，可以更直观地观察到物体局部的缺陷。应用时被测文物体积大小和厚度不受限制[5]。

2.2.3 红外摄像在文物方面的无损检测

红外线在自然界中到处都有，除太阳光幅射含有红外线，凡温度高于绝对零度的所有物体，例如火炉、电灯、暖气设备等都能发射红外线，在其波长在760一2500nm群之间。红外线最大的特点是人眼看不见，但具有被物质反射、折射和吸收的特性，而且不同的物质对不同波长红外线的反射、折射和吸收各不相同。通过红外摄像，可看到需要检测的物体的红外图像了。

红外摄像自30年代问世以来，就在国防、公安等部门得到了应用，随后这种技术被推广应用到古代文物和艺术品的鉴别上。有学者对出土的汉代木渎和严重碳化发黑的丝绢进行检测，通过红外电视均能清晰的看到丝绢上的花纹和编织经纬历历在目。用红外电视检测文物及艺术品的研究，已取得了可喜的成果，为博物馆文物无损检测提供了一种新的手段[6]。

2.2.4 激光全息干涉度量术在文物检测中的应用

用激光全息术对文物在进行无损探伤时，实验证明不大的温度变化，就能从它们的光全息干涉图上显示出隐蔽的裂纹或修补处，因而对文物是安全的。对文物振动状态的研究，需通过拍摄它的时间平均全息干涉图[7]。

3、我国古代纺织品检测存在的问题与发展

3.1 我国古代纺织品检测中存在的问题

近年来，纺织品文物的分析测试手段基本没变，近年来的主要变化是所需的取样量小了，测试的灵敏度大了，得到的信息也就更多了，分析记录的手段更为先进，一般均可以直接用电脑进行操作和处理。但由于文物的测试需要大量的标准样品，而我们无论是在纤维方面还是在染料方面均缺少基本的数据库，因此，所有开展的测试依然不够系统。

文物保护与修复过程中，文物保护的实质是如何保护文物的材质。因此纺织品文物材质的鉴定，对于纺织品文物的保护非常重要。与现代纤维相比，纺织品文物纤维存世时间较长，特别是出土的纺织品，一些纤维特征不足很明显，而且夹杂着很多杂质，往往使用一种鉴定方法不能很准确地判断。

3.2 古代纺织品保护与检测的发展趋势

3.2.1 无损或微损分析技术

1.SA问题的解决

SA问题即文物现状的科学评估（sciential assessment），这方面的研究工作十分活跃。按过程分，有动态法和静态法；按手段分，有常规法、仪器法和标准法。在一定的时间段内观察纺织品某种性能的变化，属于动态法，如色差等；用纺织品的现存状态与标准样品进行比较分析，属于静态法。常规法有溶解、溶胀、拉力、黏度等方法；仪器法是利用现代大型仪器进行分析测试，如红外光谱、电子显微镜等；标准法一般是在国家或国际上得到广泛认可的通用方法，标准法带有权威性和强制性。

2.保护技术

（1）天然材料的应用。

在传统技术中，有许多使用天然材料的方法。加固方面，采用的植物胶黏剂主要有淀粉胶、糊精胶、豆胶、阿拉伯树胶、松香胶、羧甲基纤维素胶、木质素胶等种类。动物胶有鹿角胶、鱼鳔胶、牛皮胶等多种，仅《考工记》中就记载了鹿胶、马胶、牛胶、鼠胶、鱼胶、犀胶等多种动物胶。在清洗方面，茶皂素、皂荚、无患子、活性松脂（由天然松脂经常压或减压蒸馏反应后形成）、桉叶油、海水的提炼物、天然椰子油、田七、芦荟等，均可用于纺织品文物清洗。天然材料用于古代纺织品的保护具有材料性能相近、对文物的二次损伤较小等优势。因此.研究开发天然材料，使之适宜于古代纺织品的保护，是研究古代纺织品保护的重要课题。

（2）现代材料的应用。

现代材料主要指现代高分子加固剂。此类材料可分为两大类，其一为涂覆包裹型，其二为反应型。一般涂覆型加固材料用量大，手感等表观特征改变明显，如聚丙烯酸酯类、有机硅类、聚对二甲苯类的高分子材料等。反应型的高分子加固剂，具有修补损伤部位的功能，通常被称为手链分子，其用量少、效能高，如丙烯氰、多缩乙二醇等。但此类材料尚处于开发研究阶段，成功应用的例子还未见报道，但这是一个极有价值的研究方向。

（3）修复方法与材料。

一般纺织品修复面临五大问题：①专用原材料（棉、毛、丝、麻等纤维材料）采用现代的技术（如日本的^y射线辐照技术）进行老化；②修复材料色彩蜕变的速率研究：寻找色彩的稳定期，以防止修复后，修复部位与本体出现比较大差别；③利用现代的计算机技术进行数学修复模拟，建立预期目标；④修复专用胶黏（预加固）材料的研制；⑤借鉴国外先进技术，开发修复专用设备和工具。

（4）生物工程技术。

现代生物工程技术快速发展在分子层面的重组以及利用tRNA模板指导生物合成，使得某些天然物质的人工合成成为可能。我国湖北荆州文保中心的专家们利用生物合成技术保护古代丝织品，为文物保护开辟了一条新的思路，但保护后的耐久性及与原纺织材料的相似度和干扰度（可能对今后考古学研究的影响）必须进行深入的研究[8]。

3.2.2 无损检测技术在文物保护领域的发展趋势

（1）检测技术快速化

非接触、大面积扫描、多通道和高速自动化检测是今后快速无损检测技术的重要研究方向和发展趋势。在文物保护严竣的形势下，利用无损检测分析方法快速地鉴定文物并分析其存在问题，是提高文物保护效率的有效手段。

（2）检测技术自动化

目前信息技术的不断发展使得无损检测的自动化成为可能，实现文物无损检测的自动化不仅可提高检测效率，还可避免人为因素的影响。

（3）检测技术综合化

将无损检测技术与光纤、CCD和微机数字图像处理等新技术相结合，形成非接触远距离控制小型化检测仪器，摆脱实验室的束缚，以扩大应用范围。

文物的无损检测是文物科学研究中一个重要的方向，也是不可或缺的前期分析工作。鉴于无损检测技术广阔的发展前景及显著的经济和社会效益，文物保护工作者应积极展开相关研究，以促进我国文物保护领域中无损检测技术的应用及发展。同时，纺织品文物的保护工作应当以“预防为主”，结合实际，加强科研工作，发现问题，解决问题，不断总结经验，以使祖先遗留的珍贵文物长久保存下去。

注 释：

[1] 孔旭. 古代纺织品的保护——丝织品文物清洁及贮藏的研究[D], 上海：东华大学, 2004,p1-64

[2] 谭斌. 博物馆馆藏纺织品的保护[J]. 西藏科技.2006（3）：11-12

[3]王永礼. 物理环境对古代丝织品色泽和丝质的影响研究[D]. 上海：东华大学.2007：1-150

[4]赵丰. 中国纺织品科技考古和保护修复的现状与将来[J].文物保护与考古科.2008.20（z1）：27-31

[5]王春蕾. 三维视频显微系统在文物保护中的应用[C].南宁：全国考古与文物保护化学学术研讨会.2008：25-27

[6]王勉，奚三彩. 红外电视及其在文物检测中的应用[J].东南文化.1993（06）：117-118

[7]田兴玲,周霄,高峰. 无损检测及分析技术在文物保护领域中的应用[J]. 无损检测. 2008（03）：178-182

[8]龚德才，孙淑云. 古代纺织品保护研究的发展趋势[C].北京： 文化遗产保护科技发展国际研讨会. 2005：152-160