激光清洗技术是利用激光束与物质相互作用产生的光热效应或光力学效应,实现将材料表面污染物选择性去除的非接触式清洁技术。其核心原理可以概括为“选择性光热效应”,即不同物质对特定波长激光的吸收率存在显著差异。通过精确调控激光波长、能量密度和脉冲频率,可以达到精准去除污染物而不损伤文物本体的效果。
20世纪70年代,美国科学家阿苏姆斯等人认为激光可以对古代壁画和雕塑等文物进行清洗,并首次利用激光对威尼斯的石质表面硬壳污染物进行一系列清洗实验,由此开启了激光清洗技术在文物保护领域的应用。
现代激光清洗技术已经实现了从纳秒到飞秒级超短脉冲的技术跨越,清洗精度可达微米级。与传统清洗方法相比,激光清洗具有革命性优势:非接触式操作避免了物理摩擦损伤、亚微米级精度适合复杂纹饰清洗、无化学试剂残留有效避免二次损伤、清洗过程可实时监控等。这些特性使其成为现代文物保护领域的“精准手术刀”。
尽管激光清洗技术优势显著,但其应用仍面临挑战。在材质适应性方面,不同材质接受激光清洗后会有不同表现,比如在欧洲已成熟的激光清洗石制品技术,在清洗中国的汉白玉材料时会出现变黄的问题。
2020年9月,在科学技术部指导、文化和旅游部推荐下,中国故宫博物院和希腊研究与技术基金会旗下的希腊电子结构与激光研究所联合申请的“中国—希腊文物保护技术‘一带一路’联合实验室”正式批准建设。中希团队通过调节多波长组合或辅助试剂等方式对这一技术难点攻关,通过超短脉冲(皮秒激光)技术,减少热效应,避免基材损伤。
此外,标准化缺失是当前激光清洗技术推广的一个难点。不同文物需定制参数,以便不同部门开展实际操作。上海大学与希腊IESL联合研发的激光全息散斑干涉设备,可检测文物亚表面微裂缝,为病害预警提供量化依据。
当前,各种现代技术发展迅速,激光清洗与其他技术的融合发展是一个重要的发展趋势。意大利庞贝古城项目中,激光与高光谱成像技术联动,不仅让修复过程可量化、可追溯,更构建起“诊断—修复—监测”全流程管理,为技术协同提供了范例,也为文化遗产的继承发扬注入科技动能。
(《光明日报》5.29 王怡然)

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