紅外光譜在纖維質(zhì)文物材料鑒別中的應(yīng)用研究

石爽(遼寧科技大學(xué),遼寧 鞍山 114051)

文物材料是專家、學(xué)者對(duì)于文物研究的重要參考內(nèi)容，可以有效的研究其歷史以及價(jià)值內(nèi)涵，其自身具備的基本屬性是博物館內(nèi)多樣化藝術(shù)品的構(gòu)成形式。紅外光譜技術(shù)的形成為該研究提供了一定的幫助，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，紅外光譜技術(shù)逐漸成為文物研究的重要手段，本文利用該技術(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)將結(jié)果呈現(xiàn)，并給予一定的討論，從而為利用紅外光譜技術(shù)在纖維質(zhì)文物材料鑒別中的應(yīng)用提供幫助，以實(shí)現(xiàn)科學(xué)評(píng)估纖維材料的有效保存。

1 紅外光譜在纖維質(zhì)文物材料鑒別中應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)

1.1 樣品制備

紡織纖維樣品制備，選取三種動(dòng)物纖維，分別是桑蠶絲、柞蠶絲以及羊毛。再選取兩種植物纖維，分別是棉、麻。將選取好的紡織纖維樣品準(zhǔn)備齊全，以備實(shí)驗(yàn)之用，紡織纖維樣品全部由杭州市毛麻紡織技術(shù)研究所提供。在紡織纖維樣品制備結(jié)束以后，對(duì)傳統(tǒng)紙纖維進(jìn)行樣品制備工作，在紙纖維樣品選取過(guò)程中可以選取稻草、麥草、龍須草、松葉以及桑皮等，以上這些傳統(tǒng)紙纖維樣品是湖南造紙工業(yè)研究所予以提供。樣品準(zhǔn)備好以后，實(shí)施下一步的工作內(nèi)容[1]。

1.2 測(cè)量條件選擇

紅外光譜在纖維質(zhì)文物材料鑒別中應(yīng)用中其采取的紅外光譜檢測(cè)技術(shù)采用的是美國(guó)熱電技術(shù)形式，并配備了紅外光譜儀進(jìn)行衰減全反射過(guò)程。利用FTGS檢測(cè)器的應(yīng)用，將金剛石反射到晶體，實(shí)現(xiàn)其具體功能。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，要將樣品保持水平放置于金剛石晶體上，通過(guò)光譜進(jìn)行多次掃描，在掃描過(guò)程中設(shè)置光譜分辨率為4cm-1，采集范圍可以為400-500cm-1。在測(cè)量條件選擇上，為了杜絕樣品不均勻造成的紅外光譜測(cè)量干擾問題，大多采用的方法為多元散射校正形式，通過(guò)該形式的應(yīng)用可以有效的對(duì)光譜數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)預(yù)處理[2]。

2 紅外光譜在纖維質(zhì)文物材料鑒別中應(yīng)用結(jié)果與討論

2.1 紡織品纖維光譜表現(xiàn)

在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，對(duì)于五種紡織品纖維的紅外光譜結(jié)果予以呈現(xiàn)，能夠充分的判斷出動(dòng)物纖維與植物纖維的區(qū)別。之所以有區(qū)別，是因?yàn)樵趧?dòng)物纖維中的蛋白質(zhì)肽鏈的關(guān)系，其存在大量的氮?dú)滏I；而在植物纖維中存在的纖維素與半纖維素進(jìn)行有效的融合，才能組成大量的氮?dú)滏I，通過(guò)二者形成的不同，使光譜在3300-2800cm-1CH、NH以及OH之間的運(yùn)用效果存在一定的差別。在三種動(dòng)物纖維中，其蛋白質(zhì)分子N-H進(jìn)行伸縮振動(dòng)，蠶絲纖維與羊毛角軟蛋白分子存在一定的差異。

2.2 傳統(tǒng)紙纖維光譜表征

在試驗(yàn)中，對(duì)于五種傳統(tǒng)紙纖維的紅外光譜結(jié)果予以呈現(xiàn)，能夠準(zhǔn)確判斷出五種不同天然植物的測(cè)試結(jié)果。由于在組成的化學(xué)成分極為相似，都具有纖維素、半纖維素、木質(zhì)素以及果膠成分，因此在紅外光譜形狀與其所在的位置大致相同[3]。在譜峰中，纖維素與半纖維素之間的碳?xì)溥M(jìn)行伸縮振動(dòng)，其譜峰分別歸為氧橋振動(dòng)與C-O的伸縮振動(dòng)形式，其分值在1162與1050cm-1之間。然而有所差異之處在于指紋區(qū)，其桑皮纖維的分值略小，接近紅外光譜譜峰的肩峰位置。

2.3 主要成分分析

2.3.1 紡織品纖維分類

紡織品纖維在分類過(guò)程中，由于棉、麻所呈現(xiàn)的紅外光譜分值比較接近，而二者在纖維素的含量方面及其二者在化學(xué)成分組成方面存在一定的差別，正是因?yàn)檫@些細(xì)微差別的存在，界定了紅外光譜數(shù)據(jù)成分分析具有一定的區(qū)別。而桑蠶絲與柞蠶絲的組成成分大多為氨基酸蛋白質(zhì)分子，在分析上面其紅外光譜顯示與纖維多肽鏈之間存在的酰胺基具有一定的關(guān)系，了解其紅外光譜中的譜峰位置與形狀大似相同，出于二者間氨基酸含量不同的原因，通過(guò)紅外光譜數(shù)據(jù)分析得出其具有明顯的差異。

2.3.2 傳統(tǒng)紙纖維分類

在對(duì)傳統(tǒng)紙纖維進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)五種材料各選四件，依據(jù)測(cè)量條件實(shí)施紅外光譜采集工作。通過(guò)計(jì)算體現(xiàn)出應(yīng)有的信息量。結(jié)果顯示，在傳統(tǒng)紙纖維中的五種材料中可以按其成分分為三大類：稻草為一類，其任何波數(shù)都可以呈現(xiàn)的差異性；麥草與龍須草為一類，其纖維素可以確定在1700-2800cm-1；松葉以及桑皮為一類，在其分子結(jié)構(gòu)與其組成方面存在一定的差異性。通過(guò)三種不同的分類，可以有效的分析出其光譜結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)語(yǔ)

有效的運(yùn)用紅外光譜技術(shù)，解決常見纖維質(zhì)文物的分析鑒定具有明顯的效果。在生活水平不斷發(fā)展的今天，人們?cè)诟黝I(lǐng)域中的要求逐漸提高，在對(duì)博物館進(jìn)行參考游覽過(guò)程中更過(guò)的關(guān)注其歷史與文物價(jià)值。因此，在文物以及文物材料保存、修復(fù)的過(guò)程中，要做到極為重視的程度。通過(guò)本文的研究，紅外光譜在纖維質(zhì)文物材料鑒別中的應(yīng)用具有一定的重要作用，可以有效的鑒別、科學(xué)的進(jìn)行評(píng)估，從而為文物以及文物材料的保存提供了基礎(chǔ)研究工作。

[1]韓非，楊瑜榕，劉貴等.紅外光譜在纖維定性定量分析中的應(yīng)用[J].中國(guó)纖檢，2012，02（19）:55-59.

[2]吳儉儉，孫國(guó)君，謝維斌等.紅外光譜與拉曼光譜技術(shù)在纖維定性分析中的應(yīng)用[J].絲綢，2013，06（07）:27-33.

[3]黃偉，楊秀娟，張燕鳴等.近紅外光譜技術(shù)在肉類定性鑒別中的研究進(jìn)展[J].肉類研究，2014，06（01）:31-34.