بخشی از مقاله
چکیده
آثار تاریخی دارای ساختار سلولزی با گذشت زمان و قرار گرفتن در برابر عوامل بیولوژیک و نور مضر UV تخریب شده و از بین میروند. اخیراً استفاده از نانوذرات در حفاظت آثار تاریخی، به دلیل کاهش مواد اولیه، افزایش بازده و چند مزیته بودن بعضی از نانوذرات مانند دیاکسید تیتانیوم کاربرد زیادی یافته است. مرمتگر با فراگیری دانش، اصول و مبانی مرمت و دانستن ویژگی سایر مواد از جمله نانوذرات، آنها در حفاظت و مرمت اشیای فرهنگی و تاریخی بکار میگیرد.
دی اکسید تیتانیوم با گاف انرژی 3/2 الکترون ولت از اشیای سلولزی در برابر نور فرابنفش محافظت می-کند. دیاکسید تیتانیوم با تولید رادیکالهای هیدروکسیل و یونهای سوپراکسید میتواند باعث تجزیه مولکولهای آلوده کننده که ممولاًع مولکولهای آلی کربنی هستند، میشود. این فرآیند همچنین باعث از بین رفتن میکروارگانیسم ها میشود. تحقیقاتی در زمینه حفاظت آثار سلولزی با استفاده از نانوذرات و نانوکامپوزیت دیاکسید تیتانیوم انجام شده که در این پژوهش به آن پرداخته میشود.
-1 مقدمه
اشیای سلولزی از قبیل اسناد، کتاب، منسوجات و آثار هنری چوبی بخش بزرگی از آثار فرهنگی و تاریخی موجود در موزهها و آرشیوها را به خود اختصاص میدهند. اینگونه اشیاء به مرور زمان به دلایل مختلفی از قبیل اکسیداسیون، اسیدی شدن و عوامل بیولوژیک، استحکام خود را از دست داده و تخریب میشود.
مرمت علمی بین رشتهای است که از سایر علوم و متخصصهای گوناگون برای حفاظت و مرمت آثار فرهنگی و تاریخی کمک گرفته و در دو دهه اخیر، نانوذرات به دلیل کاهش مواد اولیه، افزایش بازده و چند مزیته بودن بعضی از نانوذرات کاربرد زیادی یافته است. مرمتگر با فراگیری دانش، اصول و مبانی مرمت و دانستن ویژگی سایر مواد از جمله نانوذرات، آنها در حفاظت و مرمت اشیای فرهنگی و تاریخی بکار میگیرد.
با گذشت زمان و افزایش کشفیات و داناییها، امروزه بین علوم تجربی و علم نانو ارتباط نزدیکی بوجود آمده است
علم مرمت و حفاظت اشیای تاریخی و فرهنگی شاید یکی از پیچیدهترین مباحث در علم مواد است و نیاز به تخصصهای مختلف از قیبل باستانشناسی، تاریخ هنر و همچنین نیاز به مهارتهای فیزیکی- شیمیایی و مهارتهای آنالیز و تحلیل میباشد
مواد تولید شده در مقیاس نزدیک اتمی و یا مولکولی آنقدر ریز هستند که با چشم مسلح دیده نمیشوند و لیکن ویژگیها و کارکردهای جدیدی مانند کاهش قابل توجه مواد مورد نیاز و در عین حال افزایش بازده بدست میآید.
در این پژوهش به کاربردهای نانوذرات دیاکسیدتیتانیوم در حفظ و حفاظت آثارکاغذی و سلولزی پرداخته شده و تجزیه و تحلیل میشود.
-2 معرفی دی اکسید تیتانیوم
دی اکسیدتیتانیوم - - TiO2 به عنوان یک اکسید فلزی با خاصیت فوتوکاتالیستی شناخته میشود. کاتالیزور نوری به گروهی گفته میشود که در معرض نور فعال میشود. در واقع کاتالیزر نوری در اثر تابش نور از طریق کاهش انرژی فعال سازی واکنش، منجر به بروز یا سرعت بخشیدن به واکنشهای شیمایی میشوند؛ درحالی که خود بدون تغییر باقی میمانند. کاتالیزرهای نوری بدین طریق است که پس از جذب نور - معمولاً اشعه فرابنفش - ، الکترونهای آنها برانگیخته شده و از مدار خود جدا میشود و در نتیجه حفرهای برجای باقی میماند که خاصیت اکسیدکنندگی دارد
فتوکاتالیست از دو بخش "فتو" و "کاتالیست" تشکیل شده که فتو معروف به نوردهی و کاتالیست بیانگر فرآیندی است که سرعت واکنش انتقال شیمایی را برای مواد شرکت کننده بدون توقف واکنش، افزایش میدهد. از این ماده به دلیل ویژگی نوری و الکتریکی، قیمت پایین، فعالیت فتوکاتالیستی بالا، ثبات شیمیایی، غیر سمی و در دسترس بودن و عدم فرسایش و خوردگی در مقابل نور استفاده میشود
فوتوکاتالیستها همانند میکانیز فوتوسنتز گیاهان عمل میکنند. کلروفیل موجود در برگ گیاهان به عنوان کاتالیزر از دی اکسید کربن و آب، اکسیژن تولید میکند. فوتوکاتالیست در فرآیند فوتوکاتالیز همانند کلروفیل در فرآیند فوتوسنتز عمل میکند. تحقیقات بسیاری برای کشف فعالیتهای فوتوکاتالیستهای موثر انجام شده است. با این حال دیاکسید تیتانیوم با ساختار آناتاز به عنوان مؤثرترین فوتوکاتالیست در صنعت استفاده میشود
شکل - - 1 مقایسه بین فتوکاتالیست Tio2و عمل فتوسنتز در گیاهان
دیاکسید تیتانوم در سه فاز اصلی - سه فاز کریستالی - آناتاز، روتایل و بروکیت وجود دارد. از بین آنها فاز روتایل پایدارتر است و دو فاز دیگر در اثر حرارت به روتایل تبدیل میشود و از نظر فضایی فازهای روتایل و آناتاز تتراگونال و بروکیت ارتورومبیک است
