Ochrona i konserwacja sztuki dzięki grafenowi
Czynniki środowiskowe, takie jak promieniowanie ultrafioletowe i światło widzialne, a także różne czynniki utleniające powodują, że prawie wszystkie dzieła sztuki z czasem zaczynają blaknąć, żółknąć lub się odbarwiać. Nowe materiały używane w procesie twórczym w XX wieku sprawiają, że dzieła stuki stają się mniej odporne na upływ czasu niż te wykonane z materiałów tradycyjnych. Wszystkie te czynniki mogą powodować nieodwracalne zmiany w wyglądzie dzieł, zagrażając naszemu dziedzictwu. Współfinansowany ze środków UE projekt GRAPHENART zaoferował różne rozwiązania tego problemu. Naukowcy opracowali membrany grafenowe o wymiarach 10 cm × 10 cm, które można stosować jako przezroczyste powłoki chroniące dzieła przed degradacją. Wyprodukowali również farby na bazie grafenu, które zapewniają ochronę przed promieniowaniem ultrafioletowym i widzialnym oraz ochronę przed utlenianiem i wilgocią – farby te można by stosować zarówno w przypadku starych, jak i współczesnych dzieł sztuki i obrazów.
Cudowny materiał, który sprawdza się do wszystkiego
Wszechstronność grafenu zachęciła naukowców do zbadania nowych możliwości, jakie daje ta dwuwymiarowa siatka z czystego węgla. „Grafen jest idealnym kandydatem do ochrony dzieł sztuki w muzeach i galeriach dzięki swoim imponującym właściwościom fizycznym. Znajdziemy wśród nich wysoką wytrzymałość, dużą elastyczność, nieprzepuszczalność gazów żrących, hydrofobowość i pochłanianie światła”, wyjaśnia koordynator projektu Costas Galiotis. Ponadto ten dwuwymiarowy materiał przylega do każdej czystej powierzchni dzięki słabemu oddziaływaniu van der Waalsa. Ze względu na bardzo małą grubość atomową można go również łatwo usunąć, w przeciwieństwie do stosowanych obecnie komercyjnych powłok polimerowych. „Inną interesującą cechą grafenu jest jego zdolność do pochłaniania światła ultrafioletowego. Grafen jednowarstwowy charakteryzuje się szerokim pikiem absorpcyjnym dla fali o długości 270 nm, a jego całkowita absorbancja rośnie prawie proporcjonalnie wraz ze wzrostem liczby warstw”, wyjaśnia Galiotis. W szczególności wartość absorbancji jednowarstwowego grafenu wynosi 8 %, natomiast w przypadku grafenu trójwarstwowego wartość ta wzrasta do 25 %. W zakresie światła widzialnego jednowarstwowy grafen pochłania około 2 % promieni padających, przepuszczając pozostałe 98 %.
Prototypy projektów
Badacze wykorzystali metodę chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD) do produkcji wysokiej jakości grafenu na dużą skalę oraz system przewijania z rolki na rolkę do automatycznego osadzania powstałych membran grafenowych na dziełach sztuki. Na kilka obrazów nałożono przezroczyste membrany – po wystawieniu na czynniki przyspieszające starzenie okazały się one dobrą ochroną przed blaknięciem i przebarwieniami. Dodanie sproszkowanego grafenu do farb zapewniło dodatkową odporność na degradację. To ważny wynik, biorąc pod uwagę, że nadal nie wiemy wiele na temat konserwacji współczesnych i nowoczesnych farb drukarskich oraz barwników, mimo że są one szeroko stosowane do tworzenia grafiki, obrazów i innych dzieł sztuki. Membrany grafenowe produkowane metodą CVD można umieszczać bezpośrednio na dziełach sztuki, zwłaszcza gdy wymagana przezroczystość ma istotne znaczenie. „Przezroczysty całun z grafenu daje się łatwo usunąć, dlatego nie stanowi on nieodwracalnej ingerencji w dzieło sztuki”, zauważa Galiotis. Wytworzone „płatki” grafenu rozdrobnione i dodane do kolorowych farb i lakierów sprawią, że ten rodzaj materiałów ochronnych znajdzie drogę na duży rynek farb architektonicznych.
Słowa kluczowe
GRAPHENART, grafen, dzieła sztuki, membrany grafenowe, farba, blaknięcie, odbarwienie, chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD)
