bedrijfsnieuws over UV LED: De onzichtbare hand van artefactenrestaurateurs

Op het gebied van de restauratie van culturele relikwieën zijn ‘minimale interventie’ en ‘omkeerbare restauratie’ kernprincipes. Traditionele restauratiemethoden worden vaak beperkt door problemen zoals schade door hitte, chemische resten en onvoldoende precisie. Een UV-LED-fabrikant heeft, in samenwerking met een vooraanstaand onderzoeksinstituut voor de bescherming van culturele relikwieën, een precisie-UV-LED-uithardingssysteem bij lage temperatuur aangepast en ontwikkeld om twee grote uitdagingen aan te gaan: het repareren van scheuren in bronzen artefacten en het versterken van oud papier. Dit systeem heeft met succes de restauratieproblemen van veel kostbare culturele relikwieën opgelost en is een model geworden voor de toepassing van technologie in nichegebieden.

Bij deze restauratie waren twee typische soorten culturele relikwieën betrokken: ten eerste vertoonde een bronzen fenikslamp uit de Westelijke Han-dynastie, die meer dan tweeduizend jaar ondergronds begraven lag, talloze fijne scheurtjes variërend van 0,1 tot 0,3 mm. Op sommige plekken waren de bronzen carrosserie en de roestlaag afgebladderd. Traditioneel uitharden met epoxyhars vereist verwarming op hoge temperatuur, waardoor de decoraties gemakkelijk kunnen vallen. Ten tweede een zeldzaam boek uit de Ming-dynastie, waarvan het papier vezelig was geworden door insectenplagen, waarbij de vezelsterkte was teruggebracht tot slechts 30% van het originele papier. Conventionele pasta-versterking kan gemakkelijk watervlekken veroorzaken en een droogperiode van maximaal 72 uur vereisen, waardoor de veiligheid van het relikwie in gevaar komt. "De thermische gevoeligheid van bronzen beelden en de kwetsbaarheid van oude boeken hebben bij de restauratiewerkzaamheden geleid tot een dilemma van 'versterking leidt onvermijdelijk tot schade'", zegt Li, restaurateur bij het Institute of Cultural Relics Protection. Hij voegde eraan toe dat er dringend behoefte is aan een “hittevrije, residuvrije en nauwkeurig controleerbare” uithardingstechnologie om deze impasse te doorbreken.

Om tegemoet te komen aan de specifieke behoeften van de restauratie van culturele relikwieën, hebben UV-LED-fabrikanten op maat gemaakte oplossingen ontwikkeld, met belangrijke doorbraken op drie belangrijke gebieden: lichtbronontwerp, lijmcompatibiliteit en bedieningscontrole.

Door gebruik te maken van een 365nm/395nm dual-band instelbare koudlichtbron, en gebruik te maken van een keramisch substraat van aluminiumnitride en een verdeelde warmtedissipatiestructuur, wordt de temperatuurstijging in het bestraalde gebied onder de 5℃ gehouden, waardoor schade door hittestraling aan de culturele relikwieën volledig wordt geëlimineerd. De vermogensdichtheid is traploos instelbaar tussen 5-500 mW/cm², en in combinatie met een optische lensgroep wordt de spotdiameter nauwkeurig geregeld tussen 0,5-10 mm, waardoor gerichte reparatie van kleine scheurtjes in bronzen artefacten mogelijk is, evenals dekking van specifieke versterkingsgebieden in oude boeken.

In samenwerking met lijmbedrijven werd een op maat ontworpen UV-uithardende lijm voor culturele relikwieën ontwikkeld: voor brons komt de brekingsindex van de lijm overeen met de bronzen corrosielaag (1,52-1,55), waardoor een uitgeharde sterkte van 25 MPa wordt bereikt en omgekeerde oplossing mogelijk is met een speciaal oplosmiddel, wat voldoet aan de vereisten voor omkeerbare restauratie; voor oude boeken wordt een met nanocellulose gemodificeerde UV-lijm gebruikt, met een viscositeit van slechts 5 mPa·s en een regelbare penetratiediepte binnen 0,01 mm. Na uitharding vormt het een "netwerk-crosslink" met papiervezels en is het volledig transparant zonder fluorescerende resten.

Uitgerust met een microscopische beeldvormings- en laserpositioneringsmodule, maakt het systeem een ​​vergroting van 200x van het restauratiegebied mogelijk voor realtime observatie. De uithardingsparameters worden vooraf ingesteld via een touchscreen: reparatie van bronsscheuren gebruikt een modus van "365 nm golflengte + 100 mW/cm² vermogen + 2 seconden uitharding", terwijl oude boekversterking een "395 nm golflengte + 50 mW/cm² vermogen + gebruikt

Voorbehandelingsfase: Het oppervlak van de scheur werd gereinigd met een ethanolmengsel om losse roest en verontreinigingen te verwijderen. De scheurdiepte werd bevestigd door middel van niet-destructief onderzoek (maximaal 1,2 mm).

Injectie en uitharding van lijm: Aangepaste UV-lijm werd met behulp van een microspuit in de scheur geïnjecteerd. De UV-LED-spot werd met behulp van laserpositionering uitgelijnd met het injectiegebied en het uitharden werd gestart volgens vooraf ingestelde parameters. De lijm hardde binnen 2 seconden uit en tijdens het proces met behulp van een microscopisch systeem werd geen lijmoverloop waargenomen.

Nabehandeling: Het oppervlak van de uitgeharde lijmlaag werd gepolijst met fijn schuurpapier. Gecombineerd met traditionele antiektechnieken werden de kleur en textuur van het gerepareerde gebied volledig consistent gemaakt met het originele artefact. Röntgenfluorescentiespectroscopie toonde geen abnormale chemische residuen aan.

Vezelversterking: Het oude boek werd plat op een zuurvrije werkbank gelegd. Nanocellulose UV-kleefstof werd gelijkmatig op het uitgevlokte gebied gespoten met behulp van een sproeier, met een enkel sproeivolume geregeld op 0,1 ml/cm².

Nauwkeurige uitharding: De UV-LED-lichtbron werd ingesteld op een afstand van 10 cm van het papier. Er werd gebruik gemaakt van een "scanning curing"-modus (bewegingssnelheid 5 mm/s) om de lokale versterking binnen 1 seconde te voltooien. Na uitharding werd de overtollige lijm direct geabsorbeerd met zuurvrij absorberend papier.

Prestatietesten: De vezelsterkte van het versterkte papier nam toe tot 85% van die van het originele papier. Na testen op verouderingsbestendigheid (simulatie van 50 jaar natuurlijke omgeving) was er geen sprake van verbrossing of verkleuring, en de lijmlaag veroorzaakte geen inktbloedingen in het oude boek.

De restauratie van culturele overblijfselen, een nichetoepassing van UV-LED's, heeft het "flexibele aanpassingsvermogen" van de technologie bewezen door de succesvolle implementatie ervan. Door de golflengte nauwkeurig te regelen, het vermogen traploos aan te passen en gezamenlijk materialen te ontwikkelen, kunnen UV-LED's de beperkingen van traditionele processen overwinnen en innovatieve toepassingen realiseren in gespecialiseerde gebieden met extreem hoge eisen aan precisie en veiligheid. Zoals de directeur van het Institute of Cultural Relics Protection verklaarde: "Dit 'koude licht' herstelt niet alleen de fysieke schade aan culturele relikwieën, maar biedt ook een nieuw technologisch pad voor de erfenis van traditioneel cultureel erfgoed."