Почему пожелтели памятники старины. Как разрабатывался новый метод ухода за изделиями из гипса

Франция Италия и Греция, которые по праву гордятся старинными шедевральными зданиями, украшенными гипсовой лепниной и прекрасными статуями, столкнулись с проблемой загрязнения поверхности гипса. Оказалось, что заводские трубы, автомобили, другие промышленные загрязнения отрицательно влияют не только на жителей городов, но и на гипсовые украшения.

Смог вреден не только для людей, но и для изделий из гипса

Зола, сажа, пыль загрязняют поверхность лепнины, а вредные газы, такие как диоксид серы, разъедают гипсовую поверхность, образуя толстый минеральный налет. Появляются тёмные корки, портящие статуи, фасады церквей и уникальную гипсовую отделку домов.

До 1990-х годов для удаления черного налета применяли мощную струю воды или песка, а также отшелушивающий каменный скраб. Статуи обрабатывали бикарбонатом аммония, который более или менее растворял грязь. Однако таким образом чистить гипс было долго и дорого. К тому же от песка, воды и химии тонкие элементы лепнины разрушались. Требовалось найти другое решение проблемы.

Как лазер чистит гипс

На службу реставраторам был поставлен лазер. Лазерная очистка стала настоящим спасением при уходе за хрупкими работами, для которых воздействие воды или песка губительно. Лазер полностью очищал загрязненную поверхность, не нанося никакого вреда. 

Методика лазерной очистки гипсовой поверхности была такой: 

• При попадании луча, черные корки поглощали лазерное излучение, что приводило к повышению температуры. Грязь нагревалась, а затем быстро испарялась.
• Светлый чистый гипс отражает большую часть лучей лазера. Поэтому, как только вся грязь удалялась, лазерное излучение начинало отражаться, не оказывая влияние на лепнину. 

Это явление называется самоограничивающим эффектом, т.е. продолжительность процесса зависит не от продолжительности работы лазера, а от загрязненности гипсовой поверхности.

Желтые памятники

Поначалу энтузиазм по поводу новой техники был ослепляющим: все архитекторы и кураторы исторических памятников хотели использовать лазер. Более двадцати порталов на французских соборах были очищены с его помощью.

Однако очень быстро возникла проблема – некоторые порталы, очищенные лазером, выглядели желтее, чем обычно. Контраст был особенно очевиден на памятниках, где использовались старый и новый метод очистки.

Вскоре стало понятно, что при массивном применении лазера все памятники старины скоро будут иметь неприглядный желтоватый цвет. В результате от лазера пришлось отказаться, и долгое время он практически не использовался реставраторами.

Чтобы решить эту проблему, ученые попытались понять, почему лазер вызвал пожелтение. Разгадку нашли почти через 20 лет, когда наука получила в свое распоряжение нанотехнологии.

Почему пожелтели старинные памятники. Наночастицы и трёхметровый микроскоп

Разгадать эту загадку взялись в Научно-исследовательской лаборатории исторических памятников (LRMH). Ученые сразу поняли, что пожелтение связано с отложением какого-то вещества во время чистки. Но даже исследования под микроскопом не позволили найти «виновника» этого явления.

Сначала исследовали черную кору, чтобы определить, что может реагировать с лазером. Состав загрязнений оказался настолько сложным и многокомпонентным, что в науке появилось новое понятие «атмосферное мусорное ведро».

Фото: источник

Но были определены три основных типа соединений, которые могут реагировать с лазером: оксиды железа, зола и сажа. Чтобы понять, какой из них виноват в пожелтении шедевров, учёные создали искусственные корки, в которых содержался только один из этих трех компонентов. После нескольких попыток стало понятно, что жёлтый цвет дают соединения железа.

Осмотр под обычным микроскопом ничего не дал. Тогда ученые разработали уникальный трёхметровый электронный микроскоп, дающий небывалую степень увеличения. Аппарат, названный TITAN, выглядел, как гигантский холодильник.

Осмотр обработанной поверхности новым микроскопом показал, что она была покрыта наноструктурами размером от 10-200 нм, в состав которых входило железо. Эти же частицы были обнаружены в образцах, взятых с поверхности пожелтевших памятников старины.

В ходе дальнейших исследований оказалось, что эти соединения образуются при взаимодействии лазерного луча и соединений железа, содержащихся в корках, загрязняющих гипсовые поверхности. Причём диаметр этих частиц оказался настолько мал, что удалить их было практически невозможно.

Как ученые искали решение проблемы. Итальянцы и греки оказались успешнее французов

Чтобы решить эту проблему, ученые пытались смачивать гипс разными растворами, изменять параметры лазера, всячески видоизменять процедуру. В результате постепенно путем многочисленных проб и ошибок удалось подобрать новый метод лазерной очистки, не вызывающий пожелтения гипсовой поверхности.

Но это удалось далеко не всем. В Италии и в Греции смогли разработать технологии, позволяющие чистить гипс с помощью лазера, но они их скрывают от французских соседей. Поэтому Франции приходится проводить свои исследования. Возможно, позже французы тоже разработают метод, позволяющий без проблем очищать старинные здания и лепнину, не оставляя желтых частиц.

Эта история еще раз показывает, насколько важен уход за гипсом, и какие проблемы могут возникнуть, если не следить за его состоянием. Поэтому при сильном загрязнении гипсовой лепнины нужно обращаться к профессионалам, которые проведут её очистку, не нанеся вреда.

источник обложки