南科大郭传飞、唐际根团队合作研发用于文物修复的水凝胶粘结剂

近日，南方科技大学材料科学与工程系教授郭传飞团队与文化遗产研究中心讲席教授唐际根团队在用于文物修复的水凝胶粘接剂领域取得研究进展，相关论文“A tough hydrogel adhesive for the repair of archeological pottery”发表于杂志 Nano Letters上。

陶器是人类早期定居、饮食、文化和艺术发展的宝贵信息来源，在人类文明发展中起着里程碑式的作用。然而，大多陶器在出土时已经破碎。使用粘接剂修复陶片以恢复其原有的形状、表面图案、文字等对于考古其文化背景有重要意义。目前用于文物修复的粘接剂普遍面临固化时间长、力学性能差、无法湿粘接等挑战，严重限制了文物修复的完整性和真实性。

图1：THA的固化与界面的离域断裂机理

研究团队设计了一种基于氧化还原引发体系的水凝胶粘接剂（THA）。相比于传统的粘接剂，氧化还原引发体系具有较低的活化能，可以迅速引发单体聚合形成网络，使其5秒内完成粘接。THA是一种水基粘接剂，相比于传统的有机溶剂基的文物修复用胶有更低的毒性，并且可以用于湿润表面的粘接修复。研究团队还揭示了软材料在多孔基质表面通过裂纹离域化阻止单个裂纹扩展从而实现对界面进行增韧的机理。

图2：THA与陶片的强韧粘接及应用展示

THA表现出优异的粘接性能和耐老化性能。相比于传统的文物修复粘接剂（例如Paraloid B72），THA与陶片表面形成的界面更加共形和稳定，表现出更高的粘接强度，且可以有长期（~400年）的服役。THA已经成功用于殷墟遗址（公元前1300年）和下角山遗址（公元前4000年）的文物修复。

南科大是论文第一单位。材料科学与工程系博士生郭梦雪为论文第一作者，郭传飞为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、广东省科技厅和深圳市科创委的支持。

来源：南方科技大学

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.2c04642