溫濕度環(huán)境的守護(hù)者：高低溫濕熱試驗(yàn)箱如何為千年文物延年益壽

敦煌研究院的多場耦合實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，一臺(tái)精密設(shè)備正在模擬從酷暑到嚴(yán)寒的環(huán)境變化，技術(shù)人員密切關(guān)注著屏幕上跳動(dòng)的數(shù)據(jù)，這群默默無聞的守護(hù)者正為千年壁畫尋找合適的保存方案。

在博物館靜謐的展柜背后，隱藏著一場不為人知的科技較量。文物，這些承載著歷史記憶的脆弱載體，每時(shí)每刻都在經(jīng)受著環(huán)境的考驗(yàn)。

溫度、濕度、光照這些看似平常的因素，卻是文物無形的殺手。高低溫濕熱試驗(yàn)箱作為文物保護(hù)領(lǐng)域的“無聲衛(wèi)士"，通過模擬各種環(huán)境條件，為文物“把脈開方"，正成為延長文物壽命的關(guān)鍵工具。

01 文物面臨的威脅

文物是中華民族的象征，具有很高的藝術(shù)、精神、研究、欣賞和歷史價(jià)值。加強(qiáng)文物保護(hù)有利于保護(hù)歷史文化，為后人留下寶貴的文化財(cái)富。

然而文物在自然法則下無法逃脫最終毀滅的命運(yùn)，文物保護(hù)工作是一門與時(shí)間賽跑的技術(shù)。我們希望這些文物可以存在的時(shí)間更長一些，長到足夠讓我們的后代也看到祖先的偉大創(chuàng)舉。

環(huán)境因素對(duì)文物的影響是全面且持久的。作為影響文物長期保存的重要環(huán)境因素，溫濕度的變化不僅帶來文物物理強(qiáng)度的減弱，導(dǎo)致無法恢復(fù)的形狀改變，更在腐蝕和霉變等文物的受損過程中起到了直接作用和間接協(xié)同作用。

尤其是有機(jī)質(zhì)文物，如絲綢、紙張、木漆器等，對(duì)環(huán)境變化更為敏感。剛出土的文物需要進(jìn)行烘干處理，如銅錢等；儲(chǔ)藏需要控溫控濕，比如像絲綢紙張等。

預(yù)防性保護(hù)尤為重要，例如古城墻等材料，可以放在環(huán)境測試箱中觀察它在十年二十年之后的變化，利于選材修復(fù)。

02 設(shè)備工作原理

高低溫濕熱試驗(yàn)箱，顧名思義，是一種能夠模擬不同溫度、濕度環(huán)境條件的專業(yè)設(shè)備。它的核心技術(shù)在于精準(zhǔn)控制內(nèi)部環(huán)境參數(shù)，創(chuàng)造出各種可能的氣候條件。

這類設(shè)備通常能提供寬范圍的溫濕度控制。以廣皓天環(huán)境試驗(yàn)箱為例，其溫度范圍可覆蓋-40°C至180°C，濕度范圍可從10%相對(duì)濕度到98%相對(duì)濕度。

東莞皓天研發(fā)的HT-SH系列高低溫濕熱試驗(yàn)箱同樣具有寬廣的溫濕度范圍，溫度可達(dá)-70℃~150℃，濕度范圍為20% RH~98% RH。

精確控制是這類設(shè)備的關(guān)鍵價(jià)值。廣皓天儀器研發(fā)的防爆型雙層高低溫試驗(yàn)箱溫度波動(dòng)度可達(dá)±0.25℃，達(dá)到行業(yè)領(lǐng)部水平。

步入式環(huán)境試驗(yàn)室的溫度控制精度甚至可達(dá)±0.1℃，這種近乎控制為文物研究提供了可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

多因素耦合模擬是更高級(jí)的應(yīng)用。敦煌研究院成功研發(fā)了多場耦合試驗(yàn)室，可同時(shí)模擬溫濕度、光照、風(fēng)、雨、雪等多環(huán)境因子共同作用。

這種高度仿真的環(huán)境為整體提升破解石窟圍巖風(fēng)化和壁畫鹽害機(jī)理的研究能力提供了技術(shù)支持。

03 文物保護(hù)應(yīng)用

在考古文物保護(hù)領(lǐng)域，高低溫濕熱試驗(yàn)箱的應(yīng)用呈現(xiàn)出多樣性和專業(yè)性，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

出土文物保護(hù)是環(huán)境測試箱的重要應(yīng)用場景。剛出土的文物常常需要特定的環(huán)境過渡期，例如銅錢等金屬文物需要進(jìn)行受控的烘干過程，避免突然的環(huán)境變化導(dǎo)致進(jìn)一步損壞。

揚(yáng)州建立的恒溫恒濕庫房，配置了兩臺(tái)恒溫恒濕機(jī)24小時(shí)工作，使溫度保持在20攝氏度左右，濕度在60%-70%，為出土木漆器提供了理想的脫水保護(hù)環(huán)境。

材料老化研究是環(huán)境測試箱的核心應(yīng)用。通過將文物材料樣本置于模擬環(huán)境中，研究人員可以觀察它在十年二十年之后的變化，這對(duì)于古城墻等不可移動(dòng)文物的保護(hù)修復(fù)材料選擇具有重要意義。

這種加速老化測試為文物保護(hù)提供了前瞻性的數(shù)據(jù)支持。

預(yù)防性保護(hù)是現(xiàn)代博物館的核心策略。很多博物館針對(duì)具體情況和要求，對(duì)環(huán)境要求較高的容易受損的文物，特別是有機(jī)質(zhì)文物，進(jìn)行文物環(huán)境控制系統(tǒng)的建設(shè)。

恒溫恒濕的環(huán)境條件無疑是文物完好保存狀態(tài)，想要大空間的文物陳列保存環(huán)境，采用環(huán)境試驗(yàn)箱是合理的選擇。

病害機(jī)理研究是應(yīng)用。敦煌研究院將仿真與模擬試驗(yàn)技術(shù)成功引入文化遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域，研發(fā)出了能同時(shí)模擬多環(huán)境因子共同作用的多場耦合試驗(yàn)室。

該實(shí)驗(yàn)室可為石窟圍巖風(fēng)化和壁畫鹽害機(jī)理揭示、保護(hù)材料的研發(fā)與中試、保護(hù)效果的預(yù)測與評(píng)估等提供更為準(zhǔn)確可靠的技術(shù)手段。

04 實(shí)際應(yīng)用案例

高低溫濕熱試驗(yàn)箱在全國各地的文物保護(hù)工作中正發(fā)揮著越來越重要的作用，以下案例便是明證：

敦煌研究院經(jīng)過5年技術(shù)攻關(guān)，將仿真與模擬試驗(yàn)技術(shù)成功引入文化遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域。

他們研發(fā)的多場耦合下石窟圍巖風(fēng)化與壁畫鹽害機(jī)理試驗(yàn)裝置，可對(duì)不可移動(dòng)文物的材料和結(jié)構(gòu)的基本熱學(xué)、力學(xué)、收縮、徐變、損傷等特性，及其與各種環(huán)境的定量關(guān)系能夠進(jìn)行全面系統(tǒng)的仿真研究。

揚(yáng)州工作站建立了200平方米的恒溫恒濕庫房，用于出土木漆器的脫水保護(hù)。

這個(gè)恒溫恒濕庫房是一個(gè)密封的空間，墻體里塞了保溫材料，這樣可以保證不會(huì)因外界環(huán)境變化而受到影響。目前，儀征出土的漢代木馬等木漆器正在此進(jìn)行脫水保護(hù)。

遺址博物館的研究人員設(shè)計(jì)了適宜遺址文物保存環(huán)境研究的多場耦合實(shí)驗(yàn)艙。

該實(shí)驗(yàn)艙可實(shí)現(xiàn)“土壤-文物-大氣"多場耦合的復(fù)雜環(huán)境模擬，為研究遺址博物館中文物病害（干裂、返堿等）與環(huán)境參數(shù)的定性、定量關(guān)系，確定遺址文物保存適宜的環(huán)境參數(shù)提供了技術(shù)支持。

大足石刻研究院建設(shè)了文物醫(yī)院，創(chuàng)建了包括文物分析檢測、文物預(yù)防性保護(hù)、文物保護(hù)修復(fù)處理、文物保護(hù)檔案及數(shù)字化等核心功能的文物保護(hù)工作流程，將傳統(tǒng)文物修復(fù)技術(shù)與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)有機(jī)融合。

05 未來發(fā)展趨勢

隨著科技的發(fā)展和文物保護(hù)要求的提高，高低溫濕熱試驗(yàn)箱在這一領(lǐng)域的應(yīng)用正朝著更加精細(xì)化和專業(yè)化的方向發(fā)展：

集成化與智能化是未來文物保護(hù)裝備的重要發(fā)展方向。不可移動(dòng)文物保護(hù)裝備的總體發(fā)展趨勢是專門集成化、便攜小型化、操作傻瓜化。

未來不可移動(dòng)裝備發(fā)展的重點(diǎn)方向包括不可移動(dòng)文物監(jiān)測體系的集成化軟硬件裝備、文物數(shù)字化裝備、考古現(xiàn)場保護(hù)技術(shù)和裝備等。

多場耦合技術(shù)將得到更廣泛應(yīng)用。敦煌研究院的多場耦合實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)驗(yàn)表明，單因素模擬已不能滿足復(fù)雜文物病害機(jī)理研究的需要。

多場耦合實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，將為石窟圍巖和壁畫鹽害機(jī)理揭示、保護(hù)材料的研發(fā)與中試、保護(hù)效果的預(yù)測與評(píng)估等提供更為準(zhǔn)確可靠的技術(shù)手段。

精準(zhǔn)模擬與預(yù)測能力將不斷提升。西安交通大學(xué)設(shè)計(jì)研制的多場耦合實(shí)驗(yàn)艙，在多種工況下，空氣溫濕度的均勻性、穩(wěn)定性分別可達(dá)≤1℃和≤3%，滿足實(shí)驗(yàn)艙中空氣溫濕度的設(shè)計(jì)要求。

這種精準(zhǔn)控制為文物保存環(huán)境研究提供了更為可靠的數(shù)據(jù)支持。

在東莞市皓天試驗(yàn)設(shè)備有限公司的展廳里，一臺(tái)防爆型雙層高低溫試驗(yàn)箱前，技術(shù)人員正在記錄最后一批數(shù)據(jù)。這臺(tái)溫度波動(dòng)度僅±0.25℃的設(shè)備，即將啟程前往某著名博物館實(shí)驗(yàn)室。

在那里，它將為一批新出土的漢代竹簡提供環(huán)境模擬測試，幫助尋找阻止這些珍貴文物繼續(xù)劣化的方法。

從敦煌石窟到揚(yáng)州竹簡，從大足石刻到故宮珍寶，高低溫濕熱試驗(yàn)箱可能不為人知，卻已成為文物保護(hù)領(lǐng)域非常重要的守護(hù)者。

它們提供的不只是一組組數(shù)據(jù)，更是穿越時(shí)空的對(duì)話保障，讓千年文明的火種能夠在精準(zhǔn)控制的環(huán)境中繼續(xù)傳承。