扫描电镜在大型木构件脱水加固保护中的应用初探

王军 潘彪

摘 要：南京明代宝船厂遗址大型饱水木构件的脱水加固保护历时八年，经历了表面清理、脱盐、渗透加固、缓慢干燥等保护流程，通过树木生长锥取样扫描电镜显微分析的方法，对加固剂的渗透深度和渗透程度进行了分析研究，评估了该大型木构件的脱水加固的效果，探索實践了一种针对大型木构件脱水保护效果评估的方法，对大型饱水木构件的脱水加固保护具有一定的指导意义。

关键词：扫描电镜；木构件；饱水；效果；PEG

饱水木器是出土文物中重要的一类，经过国内外专家几十年的实践与探索，饱水木器文物的保护修复已经形成了较为成熟的保护修复工艺技术体系，尤其是PEG及其复配液填充法在饱水木器脱水加固定型保护中应用极为普遍，有大量的成功案例，如浙江杭州萧山独木舟脱水加固[1]、四川成都商业街船棺脱水加固[2]、山东蓬莱明代古船脱水加固[3]等。南京明代宝船厂遗址出土大型木构件脱水保护，在陈中行、奚三彩两位研究员的指导下，采用了PEG复配液（聚乙二醇、二甲基脲、尿素）由低浓度向高浓度逐步渗透加固的方法，取得了较好的保护效果，木构件尺寸、形态保持了稳定，外观颜色无加深。保护流程包括表面泥浆清理、纯净水浸泡脱盐、加固剂渗透加固以及缓慢自然干燥等，整个保护过程历时八年。在宝船厂大型木构件的脱水加固保护过程中，为了取得较为满意的保护效果，我们根据木构件的尺寸，特别设计了一套热循环加热系统。热循环加热系统由砖石基础玻璃钢水槽、U型不锈钢加热组件、水泵循环系统、配电系统、温控系统组成，该系统有利于盐类物质的析出与加固剂的渗透进程。

保护效果的科学评估在南京林业大学潘彪教授的指导下借鉴了林学树木研究中常用的树木生长锥取样，结合扫描电镜显微观察的方法，对完成渗透加固后的木构件进行取样观测，探索了一种大型木构件加固效果评估的科学方法。

1 取样方法

采用瑞典产Haglof C0600型树木生长锥，对8个大型木构件进行取样。为了尽可能真实反映木构件脱水加固处理效果，取样部位远离木构件端部50厘米以上，与木材纹理垂直方向钻取样品。取样大小：直径5.5毫米，取样深度6～7厘米。一般每个大型木构件取等距离2～3个样品。对样品分别标号，取样过程如图1所示。

2 分析方法

对8个木质构件取样，沿深度方向（垂直纹理方向），分外（距离木构件表面1.5厘米）、中（距离木构件表面4.5厘米）、内（距离木构件表面7.0厘米）三段分别进行取样。对样品进行干燥、抽真空和喷金处理，制得扫描电镜观察样品。然后在日立TM-1000台式扫描电子显微镜下进行观察和照相。

3 结果分析

3.1 木构件外层处理效果

外层距离木构件表面1.5厘米，如图3所示。比较处理前木构件细胞形态（图2），表明木材各类细胞（包括导管、木纤维、轴向薄壁细胞）中均填充了渗透加固材料。

3.2 木构件中层处理效果

中层距离木构件表面4.5厘米，如图4所示。比较图2，表明木材各类细胞填充树脂程度不同，其中木材主要组织木纤维中基本充满了渗透加固材料；部分导管和轴向薄壁细胞填充了渗透加固材料。

3.3 木构件内层处理效果

内层距离木构件表面7厘米，如图5所示。比较图2，表明木材各类细胞部分填充了处理树脂，其中木材主要组织木纤维中大多充满了树脂；部分导管填充了渗透加固材料；少部分轴向薄壁细胞中填充了渗透加固材料。

木构件不同深度渗透加固材料填充程度不同，主要与距表层距离有关，随着与构件表面距离加大，因外部细胞中已充满渗透加固材料，使得渗透加固材料难以向内渗透。木构件内部，各类细胞在不同深度下填充渗透加固材料程度不同，与不同细胞类型的细胞特征有关，如细胞壁上纹孔大小（影响细胞渗透能力）、细胞中本身内含物填充堵塞与否。格木因导管中纹孔为聚合物纹孔，同时具有部分树胶，影响渗透性；渗透较为困难的是轴向薄壁细胞，因内部树胶含量丰富、存在晶体、纹孔小等因素所致。

4 出土木构件的脱水渗透加固结果与讨论

从上述木构件不同深度取样，在电子扫描电镜观察来看，经过多年的浸渍处理，渗透加固材料已渗透至离木构件表层至少7厘米的深度。木材的主要细胞木纤维中基本充满了加固材料，对木材细胞起到了足够的支撑作用，可以有效地起到阻止木材在正常环境下因空气湿度变化而产生的尺寸不稳定和开裂现象的发生；同时因渗透加固材料具有抗菌耐腐的特性，起到防止木构件在自然环境中的霉变和腐朽的作用。

此外，饱水漆木器的脱水加固保护，由于材质、尺寸、造型、工艺等诸多方面的差异，通过不同的材料与工艺保护处理的漆木器其保护效果的评估受到取样的限制，大多根据经验来调整保护的进程，对于大型饱水木构件则有取样分析的可能性，树木生长锥取样结合扫描电镜显微分析的方法为科学的评估大型饱水木构件脱水加固效果提供了一种选择，并且能够直观、有效地反映加固材料渗透的深度与程度。

参考文献

[1]陈中行，陈丽臻，李澜，等.杭州萧山跨湖桥遗址独木舟原址脱水加固定型保护[C]//吴健.跨湖桥文化国际学术研讨会论文集.北京：科学出版社，2013.

[2]肖嶙，白玉龙.成都商业街船棺葬出土棺木保护概述[J].江汉考古，2014（s1）：157-163.

[3]袁晓春，张爱敏.蓬莱四艘古船保护技术解析[J]中国文物科学研究，2013（1）：81-84.