干冰清洗在文物保护领域的应用

古建筑与石质文物的保护性处理主要有三大内容、表面清洗、粘接加固与维修、防护性处理。一般情况下，都是先清洗，再加固，后防护.

原则上讲，古建筑和石质文物的表面污垢在一定程度上反映了文物本身久远的历史，一般不应清洗。但是当污垢或沉积物会对文物石材造成危害，或者影响到维修保护时，清洗就成为文物维修的首道工序

通常，清洗或清理的目的是：

1）打开石材气孔，恢复石材微孔隙的水蒸汽通道；

2）去除有害于石材的物质，如水溶性盐、难溶性硬壳、灰尘烟垢、微生物及杂草、以前处理的残留物等.

3）为随后的维修和保护处理作准备，例如提高石材对保护剂的吸收率和吸收深度等

建筑遗迹修复工程的目标是将建筑物还原为原始状态并重现建筑物的原貌。 这种工作一定不能使用化学品或磨损性清洁方法，否则会影响表面的完整性。 化学品可能会渗入石头，而产生磨损的清洁方法会磨擦并损伤所清洁的表面。 另外也不能使用产生二次废物的方法，因为在诸如铅漆清除的项目中，所使用的清除方法要尽可能简单有效并且能够控制，这一点非常重要。

ICS可以让清洗服务商在不损坏基材的情况下实现所需的清洁效果。 设备操作者可以近距离喷射大理石、玻璃和石器而不会对其表面造成任何损伤。 干冰清洁也不会留下二次清洁介质污染，从而节省大量时间。 干冰清洗已用于古教堂修复、大厦抗震升级、老化大理石雕塑、经历火灾的建于世纪初的房屋等诸多修复项目。

干冰清洗机在文物清洗中的原理主要有以下三个：

1、干冰通过干冰清洗机在高压气流中加速，通过喷嘴冲击清洗的物体，所造成的的冲击力可以破坏污垢层与物体之间的粘合力，同时吹走部分污迹。

2、干冰气化时带来特殊现象，这是清除力的主要来源。干冰在气化过程中，由于干冰颗粒温度低，在瞬间吸收大量的热，将影响部分粘合剂、污垢的物理性质，甚至是稳定性非常高的环氧树脂，其结构也将被破坏，使脆性加大，使环氧树脂与其他污垢剥离于器物表面，正因为是两种具有不同膨胀度的不同材料，两者之间的温差将造成互相剥离。

3、干冰颗粒在常温常压下会迅速膨胀成气体，体积膨胀近800倍，这样将在器物表面形成“微型爆炸”，将污垢层吹扫剥离。

在干冰清洗机工作中，加速的干冰颗粒冲向器物表面，此时需要适当调节干冰输出量，否则会影响清洗效果，干冰在加速度的力量下冲入污迹内，对污迹产生一定的切剪作用。

干冰带来的低温使表面温度下降，增大脆性，并同时发生气化，干冰急速膨胀达800多倍，将带走细缝中的颗粒污迹。所以将该技术引进文物清洗中，必须选择底材比较稳定，坚固的对象进行实验，如果底材脆弱可能受不了加速后的干冰颗粒造成损坏的情况，将瓷器表面的釉层打破或者伤及胎体。

实验效果主要显示清除老化环氧树脂的速率，肉眼观察及显微镜下的观察为准。一般情况下，干冰的输出量越大，清洗效果越好，但鉴于实验对象是较脆弱的文物，因此在操作过程中适量的控制输出量，保证文物的安全，并且可以在一定的范围内提高干冰清洗率，不浪费干冰。实验中操作人员做好防护措施后，由一人按住实验的器物，一人进行干冰喷射，干冰的喷射量由小至大，并且改变喷射角度，由60° 到90°，寻找佳喷射角度，终在90°时达到佳效果。当干冰量输出量达到一定量时，整个器物受到冷却降温的影响，环氧树脂的强度变低，并借助干冰升华引起的爆破，可以直观地看到环氧树脂形态的变化。

  通过实验表明，干冰清洗技术效果拔群，以肉眼及显微镜观察，器物表面老化的环氧树脂基本已经剥离，部分污迹也已经清除，但更深层次的污迹尚未清除。此实验为文物清洗阶段提供了新的选择，提高了工作效率，一般去除环氧树脂需要24小时以上的试剂浸泡，而新技术将时间缩短至10多分钟。干冰清洗技术非常环保高效，清洗完毕后只剩下剥离的污迹，无任何副产品。干冰在破坏环氧树脂结构时，需足够强大的压强支持，以及更长的清洗时间，对文物底材的冲击力，需充分的评估与实验，才能应用于不同种类的器物表面。