Может ли графен предотвратить выцветание драгоценных произведений искусства?

Прозрачный слой графена может задерживать УФ-лучи и влагу, но некоторые скептики беспокоятся о применении и пригодности этого масляной краски для старения.

Для инженеров-химиков невидимый защитный плащ толщиной в один атом, блокирующий кислород, может звучать как научная фантастика. Но новое исследование, опубликованное в Nature Nanotechnology, подтверждает, что графен, который является вполне реальным, может защитить определенные произведения искусства от выцветания.

Графен — это двумерный аллотроп углерода, молекулы которого связываются вместе посредством явления, называемого силами Ван-дер-Ваальса. Он невидим для глаза, но под микроскопом образует сотовый узор и может быть извлечен с поверхности графита с помощью куска ленты. Провозглашенный «чудо-материалом» с момента его выделения в однослойную форму в 2004 году, графен имеет множество потенциальных применений. Китай использует его в своих военных и аэрокосмических перспективах, и он используется для защиты дорог в Великобритании. Графен также используется для всего, от фильтрации токсинов из воды до создания «камеры» для отслеживания активности сердечных клеток. Он также использовался в краске.

«Он суперпрочный и жесткий, удивительно тонкий, почти полностью прозрачный, чрезвычайно легкий и замечательный проводник электричества и тепла», — говорит Костас Галиотис, профессор химической инженерии Университета Патры в Греции. «Это можно сравнить с невидимой вуалью, которая может прилипать к любой чистой поверхности».

Галиотис — член исполнительного совета исследовательской инициативы Европейского Союза Graphene Flagship — и его коллеги изучали музейную полезность графена, свойства которого он называет «замечательными и захватывающими».

Графен имеет несколько преимуществ: его можно производить в виде больших и тонких листов; блокирует ультрафиолетовое излучение; и он непроницаем для кислорода, влаги и других агрессивных агентов. Исследователи установили, что графен может замедлять необратимое выцветание цвета из-за воздействия света и окислителей (например, воздуха), нанесенного поверх произведения искусства. Их результаты показали, что графен может предотвратить выцветание до 70 процентов.

Авторы ссылаются на выцветание подсолнечника на картинах Винсента Ван Гога, «на которых кристаллы красного свинца превратились в белый плюмбонакрит из-за реакции примесей краски со светом и углекислым газом», как яркий пример того, что, как они надеются, может графен сдерживать.

Команда Галиотиса изучала защитный эффект графена в течение того, что, по их словам, эквивалентно 200 годам выставок. Используя как макеты, так и настоящие, подаренные художником произведения искусства с очень светочувствительными чернилами, они обнаружили, что это лучше всего работает с произведениями искусства с более гладкими поверхностями, такими как фотографии и графика. Для плоских работ исследователи использовали технику «рулон-на-рулон», которую они смоделировали на основе коммерческого ламинирования. Но нанесение графеновых «вуалей» на грубые или тисненые предметы искусства, включая картины с неровными мазками и очень хрупкие произведения, может быть трудным. Для этих целей ученые изучили бесконтактный подход с использованием стекла с усиленным графеном, которое не соприкасается с предметами искусства и которое, по их словам, может защитить от выцветания на 40 процентов лучше, чем стандартное музейное стекло, не ограничивая прозрачность. И, в отличие от коммерческих полимерных покрытий, таких как архивные лаки или аэрозольные пленки с защитой от ультрафиолета, они легко удаляются.

Выше детали картины под названием «Тритон и Нереида» до и после 130 часов ускоренного старения в видимом свете. Ниже приведены колориметрические данные для состаренных розовых и голубых красителей на незащищенных участках (слева) и участках, защищенных графеном (справа). Из статьи «Предотвращение выцветания картин с помощью графеновой вуали», опубликованной в журнале Nature Nanotechnology, июль 2021 г., любезно предоставлено Springer Nature Limited.

По словам Галиотиса, европейское сообщество специалистов по сохранению произведений искусства проявило интерес к этому подходу; однако он допускает, что некоторые неохотно кладут графен на старые картины «из-за элемента риска, который всегда присутствует, когда вы кладете даже плащ-невидимку на произведение искусства». По его словам, современные художники могут нанести графеновую мембрану на картину до того, как обрамят и завершат работу.

Еще одним камнем преткновения для критиков — или, лучше сказать, точкой отсечения — является утверждение исследователей, что удалить графен так же просто, как «использовать ластик из мягкой резины, не повредив произведения искусства». Галиотис говорит, что он и его коллеги демонстрируют, что стирание таким образом не влияет на искусство под графеном. Это было верно для изобразительного искусства и рисунков тушью, но стирание графена с графитового рисунка, по-видимому, приведет к потерям.

Крис МакГлинчи, старший научный сотрудник Центра консервации Института изящных искусств Нью-Йоркского университета, который не участвовал в написании этой статьи, говорит, что графен можно легко стереть. «Однако некоторые произведения искусства настолько хрупки, что их нельзя чистить таким образом», — говорит он. «Я уверен, что авторы думают об этом, если они хотят увидеть, как графен используется более широко для практического использования».

Сохранение искусства для будущих поколений является частью мандата консерваторов, поэтому «демонстрация в качестве доказательства принципа того, что графен может предотвращать повреждения, вызванные светом, предполагает, что он может быть полезным инструментом в их наборе инструментов, который поможет выполнить это для избранных произведений искусства», — сказал он. Но он обеспокоен тем, что барьер графена для кислорода и газов может парадоксальным образом вызвать проблемы для некоторых традиционных материалов искусства.

«Масляная краска меняется спустя десятилетия после того, как художник решил, что работа закончена, и эти изменения производят небольшие молекулы, которые обычно улетучиваются», — говорит он. «Если этот процесс подавить, эти деградационные соединения могут оказаться в ловушке под слоем графена и, возможно, вызвать появление тумана».

Также могут развиться непредвиденные деформации и напряжение. «Это может произойти, если только одна сторона покрыта влагостойким слоем, а другая оставлена для поглощения и выделения влаги при колебаниях влажности», — добавляет МакГлинчи.

По словам МакГлинчи, графен может найти более полезные приложения в современных художественных средствах массовой изображения. Он также считает, что исследователи должны изучить, можно ли применить графен к старинным электронным носителям, чтобы увеличить его долговечность.

Только время покажет, станет ли графен стандартным инструментом в наборе каждого музейного консерватора. Существует забавное видео в интернете, где Мона Лиза улыбается, когда ее обрабатывают графеном, в то время как ее близнец, у которого нет такого покрытия, хмурится, поскольку со временем улыбка исчезает.