最新 Nature Nanotechnology：石墨烯新用途——防止艺术品褪色！

【背景介绍】

遗产资产通过旅游业和艺术业促进经济发展，提高普通民众的生活质量，有利于社会包容和平等。因此，应该大力保护艺术，确保艺术能够传给后代。新材料和新工艺通常对环境条件表现出明显的敏感性，导致现代和当代艺术作品的预期寿命较短。众所周知，染料对可见光的选择性反射会产生相应的颜色。然而，被吸收的光子，特别是那些高能量的光子，能激发基态分子，引发一系列化学反应，导致颜色变化或褪色。光降解过程引起不可逆的颜色变化，是不容易预测或预防的。最近的科学发展可以提供能够保护艺术、历史和建筑遗产的创新解决方案和方法。一些研究人员开创了使用纳米材料保护文化遗产的先例，多年来纳米材料已在多部艺术杰作上得到成功检验。其中，石墨烯具有很高的面内刚度和强度，且由于其极小的（原子）厚度而很容易弯曲。同时，它不能渗透氧气等有害化合物，并且可以通过范德华键的形成很容易地粘附在基材上，还具有疏水性和吸光性，使其成为在存储和运输过程中保护属于博物馆、收藏品和画廊的艺术品的理想候选材料。此外，石墨烯可以粘附在任何干净的表面上，也很容易将其去除。因此，石墨烯防止艺术品褪色表现出优于其它保护材料。

【成果简介】

近日，希腊化学工程科学研究所C. Galiotis（通讯作者）等人报道了石墨烯可以作为图形艺术作品和绘画等艺术品的保护涂层。在本文中，作者通过化学气相沉积（CVD）方法合成了单层或多层石墨烯面纱，并且沉积在艺术品上，从而有效地保护它们不褪色，其保护系数高达70%。同时，作者还发现该过程是可逆的，可以使用软橡皮擦去除石墨烯保护层，而不会对艺术品造成任何损坏。此外，作者还探索了一种互补的非接触式基于石墨烯的保护颜色的方法，即将石墨烯沉积在相框玻璃上，用于由于表面粗糙或艺术品易碎性而无法直接应用石墨烯的情况下。总之，目前的结果证明了石墨烯作为一种有效且可移除的先进保护性材料在防止艺术品褪色方面具有很大的潜在价值。研究成果以题为“Preventing colour fading in artworks with graphene veils”发布在国际著名期刊Nature Nanotechnology上。

【图文解读】

图一、石墨烯沉积在艺术品上
（a）将石墨烯转移到模型和真实艺术品上的卷对卷过程的示意图；

（b）具有单层石墨烯面纱（1LG）的裸露和涂层基板的拉曼光谱；

（c）光面纸上大尺寸CVD石墨烯薄片的2D峰强度、I(2D)的空间分布。

图二、石墨烯面纱模型的老化
（a）没有（REF）、单层（1LG）、双层（2LG）和三层（3LG）石墨烯的彩色模型图片；

（b）紫外线老化后，不同模型的保护系数与N层的函数关系；

（c）PF作为N层的函数，用于不同模型在可见光下老化；

（d）不同基材在紫外光老化后呈蓝色的保护系数。

图三、防止照片褪色的机制
（a）柠檬黄的降解机理；

（b）在紫外光老化前后，纸板（CB）、柠檬黄（TZ）、柠檬黄色纸板（TZ/CB），以及单层石墨烯涂覆的柠檬黄色纸板（TZ/CB上的1LG）的代表性拉曼光谱；

（c）利用CVD方法合成层数增加的石墨烯面纱的透射光谱；

（d）石墨烯面纱提供的防止褪色保护机制示意图。

图四、使用石墨烯的艺术品老化
（a）在可见光下加速老化130 h前后，“Triton and Nereid”画作的颜色变化；

（b）在老化过程中，在未受保护区域（左）和石墨烯保护区域（右）的粉红色和浅蓝色染料上获得的比色数据。

图五、从艺术品上去除石墨烯薄膜
（a）在“Biplane, Handley Page H. P.42”沉积和随后使用软橡皮擦去除石墨烯的示意图；

（b）在石墨烯沉积和去除过程中获得的比色数据表明，面纱几乎不可见或仅在不同颜色上才明显可见，且可在不损害艺术品光学完整性的情况下去除。

图六、石墨烯层下的颜色保护

【小结】

综上所述，由于石墨烯是一种二维（2D）屏障，不仅可以阻挡光，而且可以阻挡氧、水分子和其他有害物质，这一概念证明可以为开发全面保护绘画和图形艺术品的突破性解决方案铺平道路，将有助于展览和储存或运输期间以及博物馆、画廊和艺术收藏的常见操作。

文献链接：Preventing colour fading in artworks with graphene veils.Natrue Nanotechnology,2021, DOI: 10.1038/s41565-021-00934-z.

本文由CQR编译。

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