冻干法保存饱水木质文物研究进展(2)

2、冷冻干燥法的发展趋势

　　冷冻干燥法一般所需的冷冻时间较长，为提高冷冻速率，缩短处理时间，不少学者开始研究其他干燥法来处理饱水木质文物。循环压力法是在冷冻干燥过程中周期性地升高和降低干燥箱压力，从而使饱水木质文物干燥脱水。Rezzoug、Sanya等提出的实验装置流程如图2 所示，采用淀粉浸渍木质文物样品，相对湿度为18%的压缩空气通过进气阀到干燥箱，干燥箱内压力逐渐升高。当达到一定压力时打开干燥箱与真空槽之间的连通阀，由于真空槽的体积远远大于干燥箱，干燥箱内压力迅速下降。循环压力法能提高干燥速率，干燥后文物的三维稳定效果与冷冻干燥法相似。

图2 循环压力法实验装置示图

　　超临界流体干燥技术是利用气体在临界温度以上不会液化的特性，控制饱水文物内部的液体在临界点之上，从而使文物在无液相表面张力的情况下进行干燥。这种技术不但能消除干燥应力，缩短处理周期，提高脱水效率，而且能在干燥的同时完成杀菌，近年来有不少学者对此项技术用于干燥保存饱水木质文物进行了研究。Kaye等对临界流体的后续分离技术进行了改进，使临界流体能反复分离后再次使用。脱水过程为：首先用甲醇溶剂置换水分使文物含水量低于1%，然后在温度为50℃、压力为12 MPa的超临界二氧化碳流体中完成干燥处理。

　　Teshirogi 等实验研究所用的装置如图3, 饱水木材用乙醇处理后放在干燥箱中，二氧化碳进入装置后被加热到40℃， 并加压到10 MPa 使其进入超临界状态， 用于去除木材中的乙醇。实验结果表明干燥速率要比冷冻干燥的快得多，且发现饱水木质文物的干燥方向是一个重要因素。由于受各种因素制约，超临界流体干燥技术仍处于对小体积饱水木质文物干燥的探索性应用和经验积累阶段。

图3 超临界流体干燥实验装置示图

　　微波真空干燥是利用能量以电磁波的形式直接进入物料内部进行加热，能提高干燥速率。李贤军等根据微波冷冻干燥过程中木材内水分和热量迁移的机理，建立了木材微波真空干燥的数学模型，其实验装置如图4 所示。另外，Tao等提出了具有电介质圆柱多孔介质的微波冷冻干燥的双升华界面模型的一维圆柱坐标物理模型。微波真空干燥作为一项新技术，对其干燥过程中出现的问题及测温等方面的研究还不够深入，因此要用于饱水文物的干燥还有待进一步的研究。

1.真空箱　2.微波炉　3.试件　4.托盘　5.可控制旋钮　6.功率调节旋钮　7.质量传感器　8. 热电偶　9. 压力控制器　10. 真空泵　11.压力表　12.时间控制器　13. 稳压器　14. 调压器　15. 质量显示仪　16.温度显示仪　17.计算机　18.加热器　19.进气阀

图4 木材微波真空干燥原理图

3、小结

　　冷冻干燥法能有效控制饱水木质文物的收缩、开裂或断裂等，脱水处理后文物的三维稳定性较其它方法要好。但冷冻干燥法也存在一些不足：冷冻速率低，能耗大，冷冻时间长；设备及其操作复杂；受设备的限制很难处理大型的饱水木质文物等。为减少冷冻时间，可采用循环压力法或用超临界流体（如CO2） 干燥保存饱水木质文物；对于大型饱水木质文物的处理，可考虑采用室外冷冻干燥，但文物必须放在极为寒冷的环境中。随着科学技术的发展, 冷冻干燥技术应与其它学科相结合, 使其在文物保护方面有更广更深地应用。