古代民族服飾紡織品保護與檢測研究的新思路

龔龑 副教授

從樂平 李茜 韓曉寧 劉琦

北京服裝學院 北京 100029

我們是地球上生產紡織品和使用紡織品最多的國家，我們有著最為豐富的紡織品與服飾的文物資源，這些精美的文物有著很高的藝術價值和研究價值，是我們了解和認識中國古代歷史、文化不可缺少的珍貴實物資料。在民族服飾博物館的發展歷史上，紡織品的鑒定、研究和保護已成為一個重要的課題。研究紡織品的質變機理、合理地控制博物館的保存環境和采用科學的保護手段，防護和抑制紡織品文物發生質變、采用科學的方法對文物進行正確的分析與檢測，對文物作出科學的判斷與分析，是文物保護工作者所關注的焦點和難點。

1、我國古代紡織品保護及現狀

古代紡織品是以天然纖維為原料，主要有棉、毛、絲、麻，屬于有機高分子物質，比人造纖維更易受到破壞。由于年代久遠，大分子已經降解，纖維的結構和性能已有很明顯的變化，當紡織品被暴露在光、污染的空氣和具有破壞性的有機物質中，或者以不適當的方式存放和展示時，脆弱的紡織品文物將會受到嚴重的破壞，從而影響文物的保存[1]。為了使古代紡織品能夠保持其原有的品相，為了能更好地向人們展示它們，對古代紡織品的保護就顯得尤為重要了。

1.1 影響古代紡織品保護的因素

1.1.1 紡織品文物的質變機理

古代紡織品所用的纖維主要是由動物纖維（絲織品和毛織品）和植物纖維（棉織品和麻織品）構成的。由于紡織品文物是由纖維素、蛋白質、脂質等有機物質組成，這些物質是細菌和霉菌的豐富養料，因此很容易受到細菌和霉菌的侵蝕和蟲蛀，使紡織品文物發生霉爛和蟲蛀現象。暴露在過多的光和有害氣體下也會使文物腿色、泛黃、酥脆。溫度和濕度是衡量博物館氣候環境的主要指標，環境因素中相對濕度的升高，會促使霉菌、蟲

害及微生物的繁殖生長，同時還能使紡織品纖維吸水，引起體積膨脹變形、纖維強度降低、色彩減退。但空氣中相對濕度過低，也會引起紡織品文物內部水分蒸發過多，改變文物自身正常的含水量，導致文物纖維中分子結構破壞，機械能力下降，使紡織品文物出現脆裂、起皺、變形、腿色、翹曲和開裂等現象。若紡織品接觸到金屬，如銅、鐵等，則會被金屬氧化物腐蝕而生成銹斑。昆蟲及微生物的排泄物（如糞便等）也會腐蝕和污染文物[2]。

1.1.2 影響紡織品文物質變的物理因素

（1）光對絲織品文物貯藏的影響

絲纖維對日光或紫外線的作用很敏感，易發生光氧化降解作用及光化學作用。紅外光和可見光有一定的破壞作用。紅外光是熱輻射線，收藏品被紅外光照射，使被照物表面及內部溫度急速上升，產生內應力，出現翹曲、龜裂現象。如果在潮濕的環境中，就會加速質變過程。因此，從藏品保護的角度出發，藏品應儲藏在無光的環境中。

（2）溫度和濕度對紡織品文物的影響

溫度和相對濕度發生急劇變化，會造成文物內部水分含量的改變，使之失去原有的平衡狀態，從而使文物外觀發生變化，內部分子結構受到傷害，最終被毀壞。因此，保持恒定的溫度和相對濕度是非常重要的。要想保持貯藏室內恒定的溫濕度，必須采取相應的技術措施，如使用溫濕度調節設備，也可以采取封閉的貯藏柜或特別構造的貯藏室，減小空氣的流動。文物保護科研工作者經長期觀測試驗，現已公認的博物館內空氣溫度和相對濕度的標準數值為溫度為15℃一25℃，相對濕度為45%一65%。

（3）空氣污染對紡織品文物的影響

日趨嚴重的空氣污染嚴重影響著文物收藏品的安全，對其構成了嚴重的威脅，尤其對于絲織品文物。因此，文物貯藏時必須注意外界環境中空氣的質量。對于絲織品文物，不論酸還是堿都會對絲纖維產生破壞作用，化學污染顆粒，尤其是在溫度和相對濕度比較高時，可能會與紡織品材料發生化學反應，使文物受損。保護工作者應當嚴密注意外界空氣的質量，必要時可在貯藏室內安裝過濾器，外界的空氣必須經過過濾才能進入內部空間，保證貯藏室內有良好的空氣質量。

（4）微生物和蟲害對文物的影響

微生物和蟲害對紡織品的破壞作用無處不在。為了抑制這種破壞作用，必須防止文物受到微生物的污染、蟲害的蛀蝕，清除已留下的斑痕，抑制它們的繁殖，對危及安全的微生物和蟲害進行綜合防治。

霉變是微生物中的霉菌在各種材料上生長繁殖所引起的腐霉作用。造成文物材料褪色、變黃、出現霉斑、材料的機械強度降低等劣化變質現象。害蟲對紡織藏品的破壞作用是蛀食，會造成纖維和紗線的脫落，使織物的機械性能遭到破壞，外觀形態發生變化。防止文物遭受微生物和蟲害的侵蝕，最主要的方法是嚴格控制貯藏室的溫濕度，不為微生物和蟲害創造可能發生的任何條件。在貯藏前必須將文物上原有的霉菌、蟲卵等清除干凈，避免其再次重生。隨著納米技術的發展，納米技術在文物保護上也有重大突破，可利用納米材料的防腐抗菌性能，對文物進行處理。

（5）前期處理對文物的影響

文物在貯藏前，通常要經過一系列的前期處理，包括清潔處理、修復、保護等。前期處理對文物本身肯定是有影響的，我們所要做的就是盡量減小影響，使其降低到最低程度。此外，運輸過程也可能對文物造成不必要的損傷。

（6）貯藏方式對文物的影響

貯藏方式對文物也有一定的影響。文物貯藏時，合適的貯藏方式及其操作也是非常重要的［3］。目前用于文物貯藏的方法主要有以下三種：玻璃貯藏、櫥柜貯藏和裝裱貯藏。好的貯藏方式可使收藏和展出統一起來，避免不必要的操作對文物的損傷。

1.2 我國古代紡織品保護現狀

紡織品文物保護是一門多學科、多領域相互交叉的邊緣學科，是20世紀隨著近代考古學發展而逐漸形成的一門新興交叉學科，涉及的范圍極廣，它與化學、物理學、考古學、古代紡織科技史、古代紡織藝術、紡織科學和生物學等多個學科都有密切的聯系，是科學、技術和實踐技巧的結合。在對紡織品的處理過程中，只有把它們有機地結合起來，才能保證紡織品在保護過程中受到的損壞最小。

紡織品文物保護工作的基本原則是準確地理解文物的原狀和盡可能地保持其原狀。操作時應遵循如下原則：

（1）文物原狀原貌的保持。所謂文物的原狀一般是指文物出土或征集到時的狀態，紡織品文物的結構、紋樣、色彩、款式等，所有這些都應該盡量保持不變。

（2）可逆的原則。這一原則主要是針對文物的加固和修復過程而言。通常需要某些輔助材料，使文物更易被保存。但必須注意所添加的任何材料都是易于被去除的，而且在去除材料時文物本身不受影響。除非那些損壞程度比較嚴重的文物，才可以嘗試用不可逆的方法進行處理。

（3）外觀效果的要求。文物的保護要尊重歷史，考慮當時的生產條件與文化背景，最大程度保持文物的歷史面貌、技術與藝術特征，使其盡可能的恢復原有的面貌。

盡管我國有悠久的紡織技術，有豐富多彩的紡織品種類，但對于古代紡織品的保護技術，與國外相比卻比較落后。盡管建國后中國古代紡織品的保護技術和工作有所發展，也越來越受到重視，但與國外的研究相比，我國在這方面的研究仍比較落后。對古代紡織品的研究，仍只是研究其他文物時的附帶品，而且專門從事這方面研究的人員、機構和實驗裝備特別的少。因此，在我國，這個領域的研究與國外還有很大的差距。

2、古代紡織品檢測方法

2.1 有機文物的材質分析

對于紡織品文物來講，常見的纖維是絲、棉、毛、麻四種材質，因此紡織品文物纖維鑒別以天然纖維為主。

國家標準和紡織行業的紡織纖維鑒別方法很多，主要分為兩類：一類是物理方法，包括密度法、熔點法、熱分析法、感官手感外觀判定法、顯微鏡觀察鑒別法、電子顯微鏡法、紫外可見分光光度法、紅外分光光度法、色譜法等；另一類是化學方法，包括燃燒法、溶解法、顯色法、熱失重分析鑒別法等等。國家認可的紡織品檢測部門常用的纖維材質鑒定方法是感官鑒別法，燃燒法、顯微鏡觀察法和化學溶解法等，其中有效的首選方法是顯微鏡觀察鑒別法。適用于有標準圖譜的各種天然及合成纖維，特別是對于天然纖維來講，可根據纖維的橫、縱截面特征很容易地判別出來。國家標準中的另外一些檢測方法，如紫外可見分光光度法、紅外分光光度法、色譜法等，除這些國標方法外，還有用X射線衍射法、熒光分析法等對纖維材質進行鑒別[4]。

2.1.1 顯微鏡觀察鑒別法

顯微鏡觀察鑒別法是服裝紡織類文物最常用也是最有效的無損檢測方法。一般的光學顯微鏡可把物體放大1500倍左右，分辨的最小極限達0.2微米。因此，我們在檢測紡織品時，可以運用顯微鏡對樣品進行直觀的觀察和初步的篩選、鑒定。我們根據纖維的縱面、截面形態特征來識別纖維的結構和種類；還可以通過觀察纖維的紗向及組織狀況判斷纖維的織法及真偽；在觀察一些經染料上色處理的纖維時，我們還可根據染料和纖維的附著情況對文物進行年代和真偽的推測。

在用顯微鏡觀察法觀察民族服飾博物館的漢族土布時，我們可以從成像中清晰地觀察到纖維的形貌、織法和染色狀況，從而對纖維的種類與成分有一個初步的了解。（圖1）

圖1 顯微鏡下觀察到的漢族土布纖維形貌

圖2 顯微鏡下觀察到的馬面裙纖維形貌

圖3 博物館點翠鳳冠全貌

圖4 掃描電鏡下觀察到的翠羽的微觀構型

在研究博物館的馬面裙時，我們對特殊的藍紫色染料產生了質疑，因此，我們選取了一塊具有紫色染料的部件進行檢測，可以從顯微鏡中直觀的觀察到染料的色相、上色均勻程度和纖維與底部紙漿的黏合度。研究破損處纖維的形貌是判斷文物年代及真偽的關鍵，因此，我們又從馬面裙上選取了另一處纖維進行觀測，我們可以通過觀察纖維斷面的形貌進行破損分析。（圖2）

2.1.2 掃描電子顯微鏡法

掃描電子顯微鏡與普通顯微鏡鑒別紡織纖維的原理是相同的，都是觀察纖維的特征判別纖維種類。與普通顯微鏡相比，掃描電子顯徽鏡具有高清晰、高分辨率、高精度的變焦聚光系統，能夠更加清晰、準確地捕捉纖維的形貌特征。掃描電鏡法對于一些纖維特征不太明顯的樣品十分適用，特別是對于紡織品文物，有時在普通顯微鏡下觀察有些模糊不清的，使用掃描電鏡可清晰地分辨出其纖維材質。在文物保護領域，掃描電子顯微鏡是常用的檢測儀器，適用于各類文物，可以清晰地觀察到肉眼很難看到的細節。下圖為利用掃描電鏡觀察到的博物館點翠鳳冠上翠鳥羽毛的形貌，通過觀測，我們可以清晰的觀察到微米級別翠羽的微觀構型和斷面的破損情況，這些都是一般顯微鏡難以實現的。（圖3、4）

2.1.3 紅外吸收光譜鑒別法

紅外光譜是電磁光譜的一部分，是一種選擇吸收性光譜，約在0.78—1000um波長處。當一定波長的紅外光照射分子時，如果分子中某個基團的震動頻率和它一樣，光的能量通過分子偶極矩的變化傳遞給分子，這個基團就吸收了一定頻率的紅外光，用紅外光譜儀記錄所得到的吸收譜帶。除了單原子和同核分子外，幾乎所有的有機化合物在紅外區均有吸收，紅外吸收的波長位置與吸收譜帶的強度，可以用來鑒定未知物結構或確定其化學基團。各種組成纖維的化學基團不同，在紅外光譜中會出現這種纖維的特征吸收譜帶，對纖維鑒別有用的光譜是波數4000—650cm的譜帶。

2.2 紡織品內部結構分析

（1）內部結構分析方法有X射線照相技術、聲波CT技術、超聲波無損探傷技術和電子衍射等。

（2）元素分析方法有X射線熒光分析（XRF）、原子吸收光譜法（AAS）和中子活性分析等。

（3）成分分析方法有X射線衍射分析 （XRD）、顯微紅外吸收光譜分析和顯微激光拉曼光譜等。

2.2.1 熒光X射線分析

熒光X射線分析裝置就是利用X光管所產生的連續X射線作為激發源照射樣品物質，通過測定由樣品原子內層釋放的次級X射線（熒光X射線）達到分析與檢測目的的一種裝置。通過對該熒光X射線的波長、強度的測定，就可以知道構成文物元素的含量及種類。該方法可以對物質進行定性及定量的分析，分析速度快，分析范圍廣，從常量至痕量濃度均可分析，具有高精確度及準確度。下面以民族服飾博物館的兩件珍貴藏品為例，說明X熒光能譜儀在檢測元素中的應用。

在分析民族服飾博物館的馬面裙所含元素時，我們用到的儀器是能量色散型X熒光能譜儀，我們選取了馬面裙上的黃綠花瓣做樣品進行分析，所檢測的元素均在其最優的濾光片下測得。結果顯示如下，其中S元素說明該面料為絲質；Ti、Fe、Cu為涂層和染料中的常見元素；Ca初步分析可能為粘合樣品的紙漿中含有；而Pb元素的測得為我們推斷服裝的年代有一定的幫助，因為在古代的紡織品中，很難出現像Pb之類的重金屬，其在現代的紡織品中屬于有毒重金屬，因此，X熒光能譜儀通常是分析鑒定中初篩的一種方式，根據測定結果，我們有必要用其他手段對該樣品進行更深入的研究（表1）。

表1 馬面裙小樣-EDXRF檢測結果

對于一些體積較大的紡織品文物，我們一般很難將其放入樣品倉進行測量，這時，我們通常選用手持X射線能譜儀進行直接測量。在我們對博物館的清末龍袍金線成分進行檢測時，我們選用的就是該種方法，首先，對金線的位置進行考察和分析，確定適合檢測的測量點，示意圖如下。（圖5）

圖5 博物館龍袍上金線的分布及形象說明

然后，我們運用手持X射線能譜儀對其進行檢測。由于用手持能譜儀檢測時，可能檢測到盛放樣品的物質，因此我們通常把盛放樣品的物體作為本底，在分析樣品元素時，我們要結合本底篩選元素。結果顯示如下，經分析得：（1）袖后點、A點、B點含金，但含量不高，D點、E點不含金，所有測點均以銅占主要成分；（2）桌子本底含有Zn、Fe、Ti元素，袖后點、A點、D點和E點在不同程度上含有Zn, Fe，原因是X射線穿透力強，測量時桌子所含元素對測量結果有一定影響，其中，A點Ti含量較高，可見桌子本底元素對其影響較大，而D點、E點測得不含Ti，可見此時影響較小，原因是A點單層放置，桌子影響較大，袖后點為折疊放置增加面料厚度，減小了桌子影響，D、E點因為隔有聚乙烯板而減小桌子影響，因此基本可以推測不含有Ti；（3）B點已用布匹墊高，可扣除桌子本底元素的影響，由B點不含Zn，基本可推知金屬線不含Zn, 但也不排除其他處點的金屬線有Zn，B點含Fe，可以推測金屬線含有Fe。因此“金線”可能主要由Cu、Fe、Au構成，Cu為主，Au較少，可能含Fe，不排除有Zn。（表2）

表2 龍袍上金絲的各檢測點元素含量比較

2.2.2 聲波CT技術

聲波CT技術是根據聲波在不同介質中傳播速度的差異，將接收到的反射波信號用CT原理進行成像處理。它可提供缺陷處的完整二維圖像或三維立體成像，通過圖像可以直觀展示缺陷處的空間狀態。它對被測物體進行斷層掃描，可以更直觀地觀察到物體局部的缺陷。應用時被測文物體積大小和厚度不受限制[5]。

2.2.3 紅外攝像在文物方面的無損檢測

紅外線在自然界中到處都有，除太陽光幅射含有紅外線，凡溫度高于絕對零度的所有物體，例如火爐、電燈、暖氣設備等都能發射紅外線，在其波長在760一2500nm群之間。紅外線最大的特點是人眼看不見，但具有被物質反射、折射和吸收的特性，而且不同的物質對不同波長紅外線的反射、折射和吸收各不相同。通過紅外攝像，可看到需要檢測的物體的紅外圖像了。

紅外攝像自30年代問世以來，就在國防、公安等部門得到了應用，隨后這種技術被推廣應用到古代文物和藝術品的鑒別上。有學者對出土的漢代木瀆和嚴重碳化發黑的絲絹進行檢測，通過紅外電視均能清晰的看到絲絹上的花紋和編織經緯歷歷在目。用紅外電視檢測文物及藝術品的研究，已取得了可喜的成果，為博物館文物無損檢測提供了一種新的手段[6]。

2.2.4 激光全息干涉度量術在文物檢測中的應用

用激光全息術對文物在進行無損探傷時，實驗證明不大的溫度變化，就能從它們的光全息干涉圖上顯示出隱蔽的裂紋或修補處，因而對文物是安全的。對文物振動狀態的研究，需通過拍攝它的時間平均全息干涉圖[7]。

3、我國古代紡織品檢測存在的問題與發展

3.1 我國古代紡織品檢測中存在的問題

近年來，紡織品文物的分析測試手段基本沒變，近年來的主要變化是所需的取樣量小了，測試的靈敏度大了，得到的信息也就更多了，分析記錄的手段更為先進，一般均可以直接用電腦進行操作和處理。但由于文物的測試需要大量的標準樣品，而我們無論是在纖維方面還是在染料方面均缺少基本的數據庫，因此，所有開展的測試依然不夠系統。

文物保護與修復過程中，文物保護的實質是如何保護文物的材質。因此紡織品文物材質的鑒定，對于紡織品文物的保護非常重要。與現代纖維相比，紡織品文物纖維存世時間較長，特別是出土的紡織品，一些纖維特征不足很明顯，而且夾雜著很多雜質，往往使用一種鑒定方法不能很準確地判斷。

3.2 古代紡織品保護與檢測的發展趨勢

3.2.1 無損或微損分析技術

1.SA問題的解決

SA問題即文物現狀的科學評估（sciential assessment），這方面的研究工作十分活躍。按過程分，有動態法和靜態法；按手段分，有常規法、儀器法和標準法。在一定的時間段內觀察紡織品某種性能的變化，屬于動態法，如色差等；用紡織品的現存狀態與標準樣品進行比較分析，屬于靜態法。常規法有溶解、溶脹、拉力、黏度等方法；儀器法是利用現代大型儀器進行分析測試，如紅外光譜、電子顯微鏡等；標準法一般是在國家或國際上得到廣泛認可的通用方法，標準法帶有權威性和強制性。

2.保護技術

（1）天然材料的應用。

在傳統技術中，有許多使用天然材料的方法。加固方面，采用的植物膠黏劑主要有淀粉膠、糊精膠、豆膠、阿拉伯樹膠、松香膠、羧甲基纖維素膠、木質素膠等種類。動物膠有鹿角膠、魚鰾膠、牛皮膠等多種，僅《考工記》中就記載了鹿膠、馬膠、牛膠、鼠膠、魚膠、犀膠等多種動物膠。在清洗方面，茶皂素、皂莢、無患子、活性松脂（由天然松脂經常壓或減壓蒸餾反應后形成）、桉葉油、海水的提煉物、天然椰子油、田七、蘆薈等，均可用于紡織品文物清洗。天然材料用于古代紡織品的保護具有材料性能相近、對文物的二次損傷較小等優勢。因此.研究開發天然材料，使之適宜于古代紡織品的保護，是研究古代紡織品保護的重要課題。

（2）現代材料的應用。

現代材料主要指現代高分子加固劑。此類材料可分為兩大類，其一為涂覆包裹型，其二為反應型。一般涂覆型加固材料用量大，手感等表觀特征改變明顯，如聚丙烯酸酯類、有機硅類、聚對二甲苯類的高分子材料等。反應型的高分子加固劑，具有修補損傷部位的功能，通常被稱為手鏈分子，其用量少、效能高，如丙烯氰、多縮乙二醇等。但此類材料尚處于開發研究階段，成功應用的例子還未見報道，但這是一個極有價值的研究方向。

（3）修復方法與材料。

一般紡織品修復面臨五大問題：①專用原材料（棉、毛、絲、麻等纖維材料）采用現代的技術（如日本的^y射線輻照技術）進行老化；②修復材料色彩蛻變的速率研究：尋找色彩的穩定期，以防止修復后，修復部位與本體出現比較大差別；③利用現代的計算機技術進行數學修復模擬，建立預期目標；④修復專用膠黏（預加固）材料的研制；⑤借鑒國外先進技術，開發修復專用設備和工具。

（4）生物工程技術。

現代生物工程技術快速發展在分子層面的重組以及利用tRNA模板指導生物合成，使得某些天然物質的人工合成成為可能。我國湖北荊州文保中心的專家們利用生物合成技術保護古代絲織品，為文物保護開辟了一條新的思路，但保護后的耐久性及與原紡織材料的相似度和干擾度（可能對今后考古學研究的影響）必須進行深入的研究[8]。

3.2.2 無損檢測技術在文物保護領域的發展趨勢

（1）檢測技術快速化

非接觸、大面積掃描、多通道和高速自動化檢測是今后快速無損檢測技術的重要研究方向和發展趨勢。在文物保護嚴竣的形勢下，利用無損檢測分析方法快速地鑒定文物并分析其存在問題，是提高文物保護效率的有效手段。

（2）檢測技術自動化

目前信息技術的不斷發展使得無損檢測的自動化成為可能，實現文物無損檢測的自動化不僅可提高檢測效率，還可避免人為因素的影響。

（3）檢測技術綜合化

將無損檢測技術與光纖、CCD和微機數字圖像處理等新技術相結合，形成非接觸遠距離控制小型化檢測儀器，擺脫實驗室的束縛，以擴大應用范圍。

文物的無損檢測是文物科學研究中一個重要的方向，也是不可或缺的前期分析工作。鑒于無損檢測技術廣闊的發展前景及顯著的經濟和社會效益，文物保護工作者應積極展開相關研究，以促進我國文物保護領域中無損檢測技術的應用及發展。同時，紡織品文物的保護工作應當以“預防為主”，結合實際，加強科研工作，發現問題，解決問題，不斷總結經驗，以使祖先遺留的珍貴文物長久保存下去。

注 釋：

[1] 孔旭. 古代紡織品的保護——絲織品文物清潔及貯藏的研究[D], 上海：東華大學, 2004,p1-64

[2] 譚斌. 博物館館藏紡織品的保護[J]. 西藏科技.2006（3）：11-12

[3]王永禮. 物理環境對古代絲織品色澤和絲質的影響研究[D]. 上海：東華大學.2007：1-150

[4]趙豐. 中國紡織品科技考古和保護修復的現狀與將來[J].文物保護與考古科.2008.20（z1）：27-31

[5]王春蕾. 三維視頻顯微系統在文物保護中的應用[C].南寧：全國考古與文物保護化學學術研討會.2008：25-27

[6]王勉，奚三彩. 紅外電視及其在文物檢測中的應用[J].東南文化.1993（06）：117-118

[7]田興玲,周霄,高峰. 無損檢測及分析技術在文物保護領域中的應用[J]. 無損檢測. 2008（03）：178-182

[8]龔德才，孫淑云. 古代紡織品保護研究的發展趨勢[C].北京： 文化遺產保護科技發展國際研討會. 2005：152-160