Kunstwerke mit Graphen schützen und konservieren
Umweltfaktoren wie zum Beispiel ultraviolettes und sichtbares Licht sowie verschiedene Oxidationsmittel lassen im Lauf der Zeit fast alle Kunstwerke ausbleichen, vergilben, verfärben. Die im 20. Jahrhundert in der Kunstproduktion verwendeten neuen Materialien beeinträchtigen im Vergleich zu eher traditionellen Werkstoffen die Stabilität und Langlebigkeit von Kunstwerken. All diese Faktoren können das Aussehen der Kunstwerke irreversibel verändern und stellen eine Gefahr für das Kunsterbe dar. Das EU-finanzierte Projekt GRAPHENART hat nun verschiedene Lösungen vorgestellt. Das Forschungsteam entwickelte 10 cm x 10 cm große Graphenmembranen, die als transparente Beschichtungen zum Schutz vor der Verschlechterung des Zustands zum Einsatz kommen können. Außerdem wurden Druckfarben auf Graphenbasis hergestellt, die einen Schutzschild gegen ultraviolettes und sichtbares Licht bilden sowie alte und zeitgenössische Kunstwerke und Gemälde vor Oxidation und Feuchtigkeit schützen.
Ein Wundermaterial für jeden Zweck
Die Vielseitigkeit von Graphen hat ganze Armeen von Forscherinnen und Forschern dazu angespornt, neue Einsatzmöglichkeiten für dieses zweidimensionale Gitter aus reinem Kohlenstoff zu erkunden. „Graphen ist dank seiner beeindruckenden Liste physikalischer Eigenschaften ein idealer Kandidat für den Schutz von Kunstwerken in Museen und Galerien. Es ist sehr fest, sehr flexibel, undurchlässig für korrosive Gase, hydrophob und absorbiert Licht“, erklärt Projektkoordinator Costas Galiotis. Durch eine schwache Van-der-Waals-Bindung haftet das zweidimensionale Material auch noch an jeder sauberen Oberfläche. Zudem lässt es sich aufgrund seiner sehr geringen Dicke von nur einer Atomlage im Gegensatz zu den heute üblichen kommerziellen Polymerbeschichtungen leicht entfernen. „Eine weitere interessante Eigenschaft von Graphen ist seine Fähigkeit zum Absorbieren von ultraviolettem Licht. Einschichtiges Graphen zeigt bei 270 nm ein breites Absorptionsmaximum, während sein Gesamtabsorptionsgrad mit zunehmender Anzahl der Schichten nahezu proportional zunimmt“, erklärt Galiotis. Im Einzelnen beträgt der Absorptionswert von einschichtigem Graphen 8 %, während dieser Wert bei dreischichtigem Graphen auf 25 % ansteigt. Im sichtbaren Spektrum absorbiert einschichtiges Graphen etwa 2 % des einfallenden Lichts, während die restlichen 98 % durchgelassen werden.
Das Projekt und seine Prototypen
Die Forschungsgruppe setzte das Verfahren der chemischen Gasphasenabscheidung zur großmaßstäblichen Herstellung von hochwertigem Graphen sowie ein Rolle-zu-Rolle-System zur automatischen Ablagerung der resultierenden Graphenmembranen auf Kunstwerken ein. Transparente Membranen wurden auf mehrere Gemälde aufgetragen. Wie sich zeigte, nachdem diese einer beschleunigten Alterung ausgesetzt worden waren, boten sie einen guten Schutz vor Ausbleichen und Verfärbung. Die Einarbeitung von Graphenpulver in Tinten und Farben verstärkte den Widerstand gegen den Zerfall. Bedenkt man, dass die Konservierung von zeitgenössischen und modernen Drucktinten und Farbstoffen noch wenig erforscht ist, obwohl sie in Zeichnungen, Gemälden und anderen Kunstwerken weit verbreitet sind, wird die Wichtigkeit dieses Ergebnisses deutlich. Die durch chemische Gasphasenabscheidung hergestellten Graphenmembranen können direkt auf die Kunstwerke aufgetragen werden, insbesondere wenn Transparenz gefragt ist. „Die transparente Ummantelung aus Graphen kann leicht entfernt werden, daher stellt sie keinen irreversiblen Eingriff in das Kunstwerk dar“, bemerkt Galiotis. Die innerhalb des Projekts produzierten „Flocken“ aus Graphen, die in farbigen Anstrichen und Lacken verteilbar sind, werden dafür sorgen, dass neuartige Schutzmaterialien stärker auf dem großen Markt der Bautenfarben Anwendung finden werden.
Schlüsselbegriffe
GRAPHENART, Graphen, Kunstwerk, Graphenmembranen, Tinte, Druckfarbe, Ausbleichen, Verfärbung, chemische Gasphasenabscheidung (CVD)
