超声波清洗历史纺织品的应用:使用扫描电子显微镜对纺织纤维潜在损伤的微观分析

加布里埃尔·克劳瑟，斯特凡尼·卡瓦佐斯，内坦亚·希夫，

伦敦大学学院考古与博物馆保护硕士

维多利亚和阿尔伯特博物馆的纺织品保护工作室目前正在HDS超声波有限公司的Harry Singh开发的超声波设备的帮助下试验清洗纺织品(图1)。作为该项目的一部分，作者使用扫描电子显微镜(SEM)分析了测试清洗样品，以观察超声波清洗系统对纺织品纤维造成的潜在损伤。

V&A博物馆收藏的四件历史纺织品样品浸泡在去离子水中，并用超声波装置清洗。保管员选择的样本类型代表了常见的清洁挑战，这些挑战是由于其材料组成的年龄、脆弱性或其他固有特征。通过扫描电镜调查，研究人员试图更好地了解超声波清洗对每种历史纺织品的机械效应，并比较在超声波设备和纺织品表面之间使用Melinex屏障和不使用Melinex屏障时造成的损伤。清洁的有效性并不是这个分析的重点。

从纺织品上去除深埋的土壤和污渍通常依赖于湿式清洗方法，并结合纺织纤维的搅拌，以清除织物本体上的不需要的物质，这可能导致纺织纤维的损坏。在浸泡过程中去除根深蒂固的污垢传统上是用刷子和海绵直接接触纺织品，以促进污垢和污渍迁移到溶液中。超声波清洗提供了一种可控的微搅拌系统，可以去除更持久的嵌入污垢，这提供了局部处理，消除了与物体过度直接物理接触的需要，减少了整体操作。

正在测试的超声波单元的振幅为40千赫，功率高达50瓦，由一个带有魔杖附件的控制盒组成。棒头尺寸为10mm。该装置的工作原理类似于超声波浴，通过声波搅动溶剂，产生空化气泡，提供温和的磨损来分解污垢。该仪器上的棒附件是换能器，可以进行更多的局部清洗。为了分析超声波装置对纺织品的潜在损害，由研究生劳伦·奥斯蒙德(Lauren Osmond)在纺织品保护课上准备了样品。调查的纺织品包括羊毛、丝绸刺绣、彩绘丝绸和棉布印花棉布。这些样品是根据它们的相似程度和结构稳定性来选择的。每个样品被标记为6个样品区和第7个未处理的对照区。然后将六个样本区域浸泡在去离子水浴中，用超声波棒清洗如下:

用魔杖保持在一个位置，与织物直接接触

1. 25秒
2. 10秒
3. 2秒

在样品和样品棒之间有一个梅里纳克斯屏障，使样品棒不断运动

1. 25秒
2. 10秒
3. 2秒

选择这些时间是为了确定在哪个点上由于棒和基材表面的直接接触而可能发生可见损伤。通过切割采样区域并安装在铝存根上制备样品用于扫描电镜。然后使用Dino-Lite Pro HR AM7013 MT在倾斜光下以20倍放大率对它们进行检查和拍照。用Dino-Lite制作的图像被用作参考点，以比较清洁对纤维造成的可见和微观损伤。

使用Quorum Technologies Q150R ES金涂层机对样品进行金涂层，使其具有导电性。采用日立S-3400 N扫描电镜，在5.00kV加速电压下，不同放大倍率(x16-950)下，对样品进行定性研究。捕获二次电子图像以观察表面形貌的细节，如果存在机械损伤，则将图像集中在机械损伤区域。

在所有测试的纺织品类型中，当棉棒与样品直接接触的时间从2秒延长到25秒时，损伤最为明显，其中25秒代表损伤最严重的情况。在四种纺织品类型中，两种丝绸样品表现出最严重的损伤，可能是由于这种材料固有的脆弱性(图2)。然而，在所有纺织品类型中，当纺织品第一次被Melinex屏障覆盖，并且棒在样品上不断移动，而不是保持在一个位置时，可以观察到几乎可以忽略的损伤。这代表了最佳实践，应包括在使用超声波棒进行清洁的推荐方法中。

尽管很难做出明确的建议使用超声单元,像纺织品测试都是历史和独特的降解和腐蚀分析之前,仪器的清洗羊毛似乎是安全的使用聚酯薄膜屏障时结合不断在纺织品表面横向运动(图3)。棉印花棉布也似乎不受清洗之前尽管历史退化程度测试。系统的移动方法，以确保甚至清洁和最小的损害应该是实际实验的下一个领域。V&A纺织品保管员在实际使用超声波装置去除持久性污垢方面取得了令人满意的结果，希望这次扫描电镜调查的结果有助于为更安全的清洁方法提供更具体的建议。

确认

我们感谢哈里·辛格的合作和支持，也感谢弗朗西丝·哈托格，V&A高级纺织品保管员，Joanne Hackett, V&A纺织品保护负责人，以及劳伦·奥斯蒙德。感谢伦敦大学学院考古研究所沃尔夫森考古科学实验室的访问，以及伦敦大学学院SEM技术人员汤姆·格雷戈里对分析设备的支持，以及伦敦大学学院保护讲师凯特琳·奥格雷迪对第一阶段编辑的支持。