CB70 脆弱性硅酸盐质文化遗产保护关键科学与技术基础研究.docx

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CB70脆弱性硅酸盐质文化遗产保护关键科学与技术基础研究

项目名称：

脆弱性硅酸盐质文化遗产保护关键科学与技术基础研究

首席科学家：

罗宏杰中国科学院上海硅酸盐研究所

起止年限：

2012.1-2016.8

依托部门：

上海市科委国家文物局中国科学院

一、关键科学问题及研究内容

（一）关键科学问题

1.病害形成规律及文化遗产损毁机制

硅酸盐质文化遗产的病害主要包括埋藏、发掘以及保存等过程中产生的病害。

其中，埋藏环境与保存环境及病害发展过程的实验室强化模拟将是病害形成机制研究的难点。

如何快速、准确获取陶制彩绘文物的埋藏环境、获取壁画内外环境因素（见下图），并根据这些环境因素设计搭建多环境因素耦合实验室模拟装置都是研究的关键。

2．有机/无机保护材料协同作用设计与构筑

有机/无机保护材料的设计及可控合成。

保护主要用材料为粘结材料。

因不同地区、不同病因的粘结材料也不尽相同，既有共性特点也有个性需求。

寻求一个通用的分子骨架来满足保护材料的共性需求，并以这个骨架为基础，通过复配、键合等方式引入其它功能基团来满足个性保护需求是材料制备的难题之一。

设计并制备新型的有机/无机复合材料，以弥补有机材料易老化的问题，也是新型保护材料研究的关键。

在以上研究的基础上，探索材料与文化遗产及环境的作用机理。

发掘现场临时固型提取材料及颜料回贴技术研究。

根据发掘现场需求，最重要的是临时固型材料及回贴技术。

临时固型材料用于将文化遗产及其周边的土壤等加固打包后整体移至实验室进行后续保护处理（见下图左）；回贴技术则用于将从陶器表面脱落并沾在土表面的颜料遗迹整体提取、并回贴至陶器表面（见下图右）。

待加固打包的文物

陶俑背部彩绘附于土壤表面

设计并可控合成具有良好的渗透性、力学性能及可控去除性能的，且不与文化遗产、周边土壤及其它辅助材料发生化学作用的临时固型材料，探索颜料遗迹回贴技术，是应急保护的重点。

3.保护行为与环境的依存规律

材料关键保护性能随时间和环境的变化规律，是材料服役行为与服役寿命研究的重点。

其中，实验室的强化模拟实验是否能表达自然条件下多环境因素长期的耦合作用，以及强化模拟实验的时间与自然时间的对应关系等，都是材料服役行为研究的关键。

在保护材料抵御环境作用机制及文化遗产的关键性损毁环境因素研究的基础上，构建适合多环境因素交变耦合作用的强化环境模拟箱，寻找强化实验与现场试验的时间对应关系，借助数据拟合与模拟技术研究保护材料的服役行为与服役寿命。

4.高精度无损表征方法体系

针对脆弱性硅酸盐质文化遗产，探索合理有效的技术方法，全面、快速、准确获取文化遗产的科学信息。

多数分析设备样品室小并需抽真空，而现有的少量现场测试技术又存在测试规范性差、数据重复性差、数据准确性差等缺点，无法满足文化遗产的现场高精度无损测试需求。

因此本研究将针对现场测试的特殊要求，建立高精度、便携、无损、非真空原位检测技术体系，探索具有高灵敏度、高稳定性、高适用性的信号产生、探测和识别技术，并对不同测试技术所得结果进行比对分析。

标准参考物质的设计与制备、标准参照图谱数据库的建立，以及测试结果校正方法与测试准确度的关系研究。

的量国内外文献资料，并_____________________________________________________________________________________________________便携式分析技术在现场进行应用时，需要进行校准、定位。

在进行化学成分定量分析时需采用标准参考物质预先构建标准校准曲线，对X射线衍射图谱、拉曼光谱等图谱的解析则需要参照标准图谱数据库。

因此，本研究将制备或选择合适的标准参考物质体系，建立标准参照图谱、定量分析校准曲线及相关数据库等。

激发源与激发条件、探测器选择以及测量微环境的创造等因素与测试精度的关系研究。

可应用于脆弱性硅酸盐质文化遗产研究的各种光谱分析技术、X射线分析技术、便携式核磁共振（NMR）分析技术等，都需要有一个激发源（如X射线管、激光光源等），而对于信号的探测需要有光谱或能谱分析探测仪等。

为提高测量的灵敏度和精度，还需要对测量的微环境进行改变，如在能谱探测器与文化遗产间充入惰性气体以提高对轻元素（Na、Mg）的探测灵敏度。

本研究将探索激发源与激发条件、探测器选择以及测量微环境的创造等因素与测试精度的关系。

有机染料的多光谱识别技术研究。

多光谱摄影技术应用于壁画榜题中褪色或变色文字的无损调查研究，此项研究将构建适合古代壁画技法和有机染料研究的多光谱摄影调查体系，重点探索敦煌壁画中已经老化和退色的天然有机染料的鉴定和识别方法，发现老化有机染料结构变化规律和光谱反应特征，找出能够识别不同染料的近红外、可见、紫外的特征激发波段，建立无损有机染料鉴定的光谱方法。

（二）主要研究内容

围绕硅酸盐质文化遗产的系统保护以及所面临的4个关键科学问题，将重点开展以下研究：

1.文化遗产形成物理化学基础的科学认知

在充分开展现场调研分析的基础上，选择若干典型代表性样品，借助原位无损以及其它实验室测试分析方法，科学认知被保护基体及其彩绘层的组成、结构和性能，参照文献及已有工艺，研究文化遗产形成的工艺基础，建立“组成-工艺-结构-性能”数据库，为后续保护工作的研究奠定科学基础。

分析比较不同保存状态文化遗产的组成、结构、性能及工艺信息，探索古代保护技术的科学精髓。

2.成盐元素的迁徙及盐害的发生与发展规律

确定引起典型壁画和陶质彩绘文物盐害的成盐元素和成盐类型，研究成盐过程中有无复盐生成；界定文化遗产依存环境温度条件下的相图，得到盐析结晶动力学和热力学数据，确定单组分盐类及复盐结晶区、共饱和点、相转变点、粘度、pH值等。

正确解析相图，全面阐释相图提供的信息，结合动力学，晶体力学的研究结果，揭示相关盐类在不同环境条件下对文化遗产的损坏机理；界定相关的边界条件，研究环境条件如湿度、温度、季节性等与文化遗产含盐量的关系，研究文化遗产中盐类的分布及迁徙、富集规律。

建立盐类活动机理的数学模型，为文化遗产的有效保护及脱盐修复提供理论支持。

3.考古发掘现场脆弱性陶质文物抢救性保护技术基础

通过模拟实验以及多元统计分析技术，找出文物在环境突变时病变的关键影响因素，并在此基础上开展文物本体最佳微环境评价和调控技术研究，探索考古发掘现场可移动珍贵文物微环境调控模式。

在掌握环境突变条件下文物本体病害形成机理的基础上，制备或筛选多种应急保护材料，包括临时固型材料、陶胎加固材料、彩绘加固材料、粘结材料等；并开展回贴材料以及回贴技术等为主的现场应急保护技术研究。

4.已用保护材料与文物本体作用机制及其安全性和服役行为的科学认知

广泛调研已用保护材料与保护工艺，并将材料施加在模拟样品上，用统一规范的方法测定保护材料、模拟样品的组成、结构及性能，评价保护材料介入后文物本体物理、化学和力学性质的变化机制，包括热胀性变化、湿胀性变化、界面效应、应力变化等，以及由此引起的文物本体的开裂、起壳、剥离等破坏现象的机理和过程。

分子层面的兼容性和老化性研究，包括基于分子作用力的保护材料与文物本体结合后的脱离/亲和趋势的定量或半定量解释，分散于文物微孔介质中保护材料的分解老化机制和速率研究，保护材料失效后对文物本体的微结构影响和破坏性研究等。

参照文化遗产保存的环境状况，设置加速老化试验，跟踪研究保护材料多种性能的时效状态，并利用数据模拟技术研究保护材料服役行为，掌握保护材料的劣化机理。

5.有机/无机复合保护材料中有机/无机协同保护功能的设计及可控制备

针对不同地区以及不同病害对保护材料的使用要求，在前期研究的基础上，选择两类材料进行研究，其一是以-Si（OR）3为主骨架，通过化学修饰或枝接能满足个性保护需求的X功能团，组成含有有机官能团X的有机硅分子（X-Si（OR）3），通过调节X结构，使有机硅材料具有亲水、憎水、粘结、耐酸碱、抗微生物等用途；其二是以有机聚合物（丙烯酸酯类、含氟聚合物、支链淀粉等）为骨架并与硅基材料（硅氧烷、有机硅、纳米二氧化硅、硅溶胶等）进行穿网复合形成有机/无机复合材料；研究有机物分子结构、分子量、骨架聚集形式等，以及无机组分粒子的生长方式和条件与保护材料结构性能的构效关系，揭示有机/无机组分协同效应的调控机制，确定影响有机/无机保护材料寿命的主控因素，动态跟踪分析有机/无机保护材料的协同作用及功能失效所服从的规律，建立保护材料功能时效的动力学模型。

探明保护材料与保护本体的作用方式及功能实现途径，模拟研究保护工艺及其保护材料功能实现的优化方式，研究保护过程中功能实现的机理及所服从的规律。

6.保护材料与保护工艺系统评价体系的构建以及新技术评价与保护示范

在总结已有文化遗产保护技术评价方法的基础上，结合文化遗产保护技术系统评价体系的构建要求，参照其它材料的评价经验，系统设计适应于文化遗产保护技术安全性、有效性及耐久性的评价方法及评价标准。

通过局部小试、现场放大试验，利用多场耦合评价方法，分别从单一材料、基体、材料与基体结合体等角度测试和评估本项目研究所得的保护材料与保护工艺的安全性、有效性、耐久性，并对应用技术与工艺进行优化，筛选出针对不同病害的最佳保护材料与最优施工工艺。

分别在敦煌莫高窟和秦始皇兵马俑坑开展保护技术示范工程，并在现场建立实时监控体系，跟踪评价保护材料的保护效果。

7.脆弱性硅酸盐质文化遗产原位、无损研究与鉴定的技术方法体系

构建针对壁画、陶质彩绘文物等脆弱性硅酸盐质文化遗产原位、无损研究与鉴定的科学技术方法体系，用以系统获取这类文化遗产的化学成分、物相组成、宏观和微观形貌、结构、病害特征、技法与干预行为等信息，为脆弱性硅酸盐质文化遗产的科学认知、鉴定、系统性保护及保护效果评价提供技术支持。

研究过程中将解决若干基础性的关键科学和技术问题。

例如，在信号产生、探测及识别方面，重点研究激发源、激发条件、测量微环境的创造、探测器选择等因素与测试精度和灵敏度的关系；在测试方法上，重点研究标准参考物质设计与制备、测试结果校正方法与测试准确度的关系；在现场测试准确性的评价方面，重点开展测量结果的不确定性分析、适用性分析、影响因素分析以及不同测试技术间的比对分析等，用以改进测试与校正方法。

利用无损多光谱摄影技术，以敦煌不同时代洞窟为研究对象，建立复原壁画中大量的变色、褪色画面中的原始图案和线条的方法和体系。

研究对壁画榜题中变色或褪色的文字进行多光谱识别的方法和技术。

在宏观摄影调查的基础上，建立对敦煌壁画所用无机颜料和有机染料进行无损光学调查的方法和技术，研究古代壁画的制作技术。

研究和构建适合于壁画层位调查的光学相干成像系统，重点试验适合多层壁画层位无损调查的光谱波段，光谱信号接收和放大装置，用于大面积壁画和层位调查的方法。

二、预期目标

以壁画及陶质彩绘文物等典型脆弱性硅酸盐质文化遗产为研究对象，展开跨部门、跨学科的交叉集成研究，有利于解决长期困扰硅酸盐质文化遗产科学保护的共性、基础性难题，促进系统保护技术及现场测试技术、装备和标准的发展，加快人才培养的效率与速度，推动主动性系统性保护工作的开展，避免保护性破坏的发生，更好地服务于文化遗产保护的紧迫需求，持久支撑中国特色文化及经济建设的发展与繁荣。

总之，通过本项目的实施，预计可达到以下目标：

1.科学认知被保护对象及其主要病害的形成机制及演变过程

系统研究被保护对象的组成-结构-工艺-性能及其相互关系，探索埋藏、发掘及保存过程中主要病害的形成机制及演变过程，建立集文化遗产组成、结构、性能、工艺、环境与病害等信息于一体的数据库。

2.全面归纳总结古代以及已用保护技术的特点

深入研究不同保存状态文化遗产的材质参数以及周边环境参数，探索文化遗产抵御环境侵蚀的科学与技术机制。

研究已用保护材料与工艺，系统掌握其作用机制及应用特点，建立已用保护技术数据库。

挖掘古代及现代已用保护技术的科学精髓，为未来保护技术的优化与发展创造条件。

3.优化提升及自主原创多种保护材料及保护工艺

针对发掘应急保护及保存过程中的关键病害，统筹古代及已用保护材料与工艺，系统研究以壁画与陶质彩绘文物为代表的脆弱性硅酸盐质文化遗产保护技术的科学与技术基础，并在此基础上研究开发多套新型保护材料及保护工艺。

4.科学构建保护评价技术体系

全面建立保护材料、保护工艺以及保护环境安全性、有效性、耐久性的评价技术体系，建立评价标准与保护技术标准3-5项。

5.在敦煌莫高窟及秦始皇兵马俑坑分别建立保护示范工程

在敦煌莫高窟及秦始皇兵马俑坑建立集新材料、新工艺以及新装备应用的保护示范工程，并建立保护材料、保存环境以及保护效果定期跟踪数据库。

6.系统构建适应于脆弱性硅酸盐质文化遗产现场无损检测的技术体系

针对脆弱性硅酸盐质文化遗产，构建可用于现场的高精度、原位、无损、非真空检测技术体系，包括仪器改进与参数优化、标准参考物质制备等，以满足硅酸盐质文化遗产科学认知、保护、原位监控以及无损鉴定的巨大需求，同时为仪器装备的原创性研发奠定技术基础。

7.人才培养与平台建设

培养和造就一批从事脆弱性硅酸盐质文化遗产保护研究的高层次研究人才与专业技术队伍，培养一批博士及硕士研究生（30-50人）；建立2-3个脆弱性硅酸盐质文化遗产研究保护平台。

8.论文与专利

发表研究论文120篇以上，申请专利20项以上。

三、研究方案

（一）研究思路、技术路线及可行性分析

在整个项目中，始终围绕脆弱性硅酸盐质文化遗产的共性特征，从科学认知、保护材料、应用技术以及科学评价等方面入手，现场实验和模拟实验并重，开展系统的基础研究工作，具体研究方案如下所示：

1.文化遗产形成的物理化学基础

本部分的研究方案为：

现场调查与典型样品的选取。

在敦煌莫高窟和秦始皇兵马俑坑进行现场调查，收集（或选取）不同保存状态的典型样品作为研究对象，进行整理编码、照相、外观及保存状态记录等工作。

组成、结构、性能的检测。

对所选择的典型样品，测定其组成（微量、痕量以及常量元素含量等）、结构（物相组成、显微结构等）及物理性能（含水率、吸水率、硬度、抗折强度、烧成温度、色度等）。

制作工艺研究。

根据文化遗产组成、结构及性能的测试结果，以及历史文献记录和前人的研究资料，探索文化遗产的制作工艺。

数据库。

建立“中国硅酸盐质文化遗产数据库”及其应用系统，将上述样品编码、照片、外观描述信息、组成、结构、性能及工艺信息存入数据库中。

“组成-结构-工艺-性能”关系的研究。

系统研究典型壁画和陶质彩绘文物的制备工艺与形成的物理化学基础。

借助多元统计分析方法总结不同保存状态的文化遗产的组成、结构、性能、工艺以及所处环境特点，归纳出具有优异环境抵御能力的原因及科学技术内涵，为古代技术的发扬光大以及后续新材料和新工艺的研究奠定基础。

2.环境突变条件下，文化遗产的损毁机理研究

本部分的研究方案为：

文化遗产埋藏环境调查。

根据土壤的光谱特性，采用遥感技术进行埋藏环境的土壤有机质、矿物特性、含氧量以及含水量等性能测试，配合伽马射线衰减法、电阻法以及无线传感技术长期现场监测埋藏环境的温度、湿度变化情况；同时还可以采用直径较小的取土钻等仪器提取文化遗产埋藏深度的土壤，密封保存后采用土壤温湿度计、水分速测仪、含氧量测定仪、孔隙度测定仪、盐分测定仪以及有机质检测仪等测试土壤的温湿度、含氧量、孔隙分布、可溶盐和有机物等。

模拟样品制备及发掘过程模拟。

依据所测得的壁画及陶质彩绘文物的组成、结构和性能数据，在实验室内用文化遗产出土地原料及工艺制备研究用模拟样品，并强化模拟埋藏环境及模拟发掘过程。

环境突变条件下文化遗产损毁机理研究。

自模拟样品与自然环境接触开始，用快速摄像仪记录模拟样品暴露后外观的变化情况，同时每隔一定时间取样并测试样品的组成、结构及性能参数，建立环境突变时文化遗产的损毁机理，建立多变量环境影响因素与病害之间的相互关系、动态变化及其演变规律，建立基于关键性损毁因素基础上的脆弱性陶质彩绘文物损毁模型。

3.成盐元素的迁徙及盐害的发生与发展规律研究

本部分研究方案为：

现场调查与典型样品的选取。

通过现场调查，选取不同洞窟、不同出土地点的壁画及陶器上的盐样品。

同时，要注意盐样品周边环境因素的收集：

对于壁画而言，收集盐下的壁画-地仗-岩石（或土）样品，收集当地的地下水资料，获取盐样品外的微环境因素（如：

温度、湿度、通风状况等）；对于陶器而言，收集陶器出土周边的土壤样品，收集当地地下水的资料等。

组成、结构及性能的分析测试。

利用现代分析方法测试盐及周边环境材料（如：

壁画、地仗、岩石、土等）的组成、结构及性能。

盐的“析晶-溶解”以及对文化遗产的损毁机理。

研究成盐元素随地下水及空气中吸附水的迁徙规律，确定引起盐害的成盐元素和成盐类型，研究成盐过程中有无复盐生成；界定文化遗产依存环境温度条件下的相图，得到盐析结晶动力学和热力学数据，确定单组分盐类及复盐结晶区、共饱点、相转变点、粘度、pH值等。

正确解析相图，全面阐释相图提供的信息，结合动力学，晶体力学的研究结果，揭示相关盐类在不同环境条件下对文化遗产的损坏机理；界定相关的边界条件，研究环境条件如湿度、温度、季节性等与文化遗产含盐量的关系，研究盐类的分布及迁徙、富集规律。

建立盐类活动机理的数学模型，为有效保护文化遗产及脱盐修复提供理论支持。

在盐对文化遗产损毁机理研究的基础上，要模拟文化遗产的真实状态，建立实验室盐害发生与发展过程模拟实验，以验证盐害机理的可靠性。

同时，要研究规避盐影响的微环境，以尽可能减少因盐的“析晶-溶解”对文化遗产的破坏作用。

另外，要研究盐含量与文化遗产保存状态的关系，寻找最佳盐去除时机，以便尽早除盐，最大限度地保护文化遗产的安全。

4.已用保护材料及工艺的科学认知

本部分研究方案为：

已有保护材料调研。

针对古代壁画及陶质彩绘等脆弱性硅酸盐质文物的保护现状，通过国内外文献查阅、相关保护单位和技术人员走访、代表性被保护文物体观察和取样分析等，广泛调研已经使用的各类保护材料（包括人工合成与传统天然保护材料）的应用状况，对每一类具有代表性的保护材料用规范的方法进行分类和性能表征。

被保护文化遗产所处环境调查。

调查已用保护材料的服役环境，包括：

文化遗产本体的材质和结构、文物本体与周边环境的温度与湿度、空气质量、可溶盐和地下水位等，了解变化的程度、特征与范围。

模拟样品的制备。

结合上述对文物本体、文物保护材料和所处环境的认知研究，利用文化遗产当地的原料及传统的工艺手段，规范地制备研究用的模拟样品，并按照标准的方法施加典型保护材料，用现代分析方法测定基础化学组成、结构及性能。

实验室强化模拟试验。

根据保护材料介入后文物本体物理、化学、力学性质变化的典型情况，针对性地设计和搭建条件可变、模块可换、影响因素可叠加的实验室强化模拟的系列试验装置。

考虑的内容包括：

文物本体的结构和性质：

保护材料的成分、结构和物理化学性质；环境变化因素等。

争取得到各种影响因素的定量化的实验数据，揭示保护性破坏的基本规律。

计算机模拟研究。

建立数字化的仿真模型，运用计算机模拟技术从分子层面上研究保护材料不同结构和基团在文物微孔介质壁面上的脱离/亲和的分布情况，以及对微孔介质结构的影响；研究各成分之间化学键的形成/断裂、分子的分解和团聚，以及对保护功能和寿命的影响。

本课题将构建尽可能真实的分子层面的硅酸盐表面和微孔体系，以与实验室模拟试验相对照；另外，通过光谱等检测技术相互印证从宏观到微观的变化，得到涵盖主要影响因素的保护材料服役行为和失效过程的基础实验数据；

保护材料失效和文物损坏速率的探索性研究。

应用保护材料的目的是要减缓文物劣化的速率，尽可能地延长文物的寿命。

本工作将探讨使用典型保护材料后，温度、湿度、可溶盐、反应性气体、及其他环境因素等对文物劣化速率的影响，定量地研究文物劣化随时间的变化规律。

由于影响因素的复杂性，本课题将由单因素到多因素，由简单体系到复杂体系开展探索性研究，探讨保护性破坏中“速率”问题的动力学研究方法和估算技术。

已有保护材料的保护机理与评价。

通过开展实验室强化模拟试验和计算机数值模拟试验，了解保护材料介入后文物本体发生的热胀性变化、湿胀性变化、界面效应、应力变化、颜色改变等的变化规律。

通过基础实验数据的积累和归纳，研究引起的文物本体劣化破坏的机理，从宏观到微观全面揭示保护材料在与文物本体结合后发生的物理、化学和力学的变化机制，以及进一步预测保护材料的分解老化速率和保护材料失效后对文物本体的破坏性等。

已有典型保护材料与工艺的再认知。

在基础实验研究的基础上，利用现代材料化学和数理统计等方法，系统挖掘已用保护材料和工艺的科学性，重新认知各类典型保护材料的保护功能，失效过程，使用寿命，可能的负作用，远期影响等。

为预测现用典型保护材料的变化规律和采取相应预防性保护措施提供参考；同时，寻求现用保护材料与工艺的改进方向，为发展现行保护技术和开展新型保护材料研究提供启示。

保护材料和技术的发展应用研究。

在机理研究的基础上，结合典型古代壁画和陶质彩绘文物，开展对现有典型保护材料的配方优化、材料改良、工艺改进和老化保护材料的清除技术等方面的应用技术的基础研究，以提高现行文物保护技术的科技水平。

技术路线如下图：

5.有机/无机协同保护功能的设计、可控制备及保护工艺研究

本部分研究方案为：

（1）结构可控型有机/无机保护材料的设计、合成与表征

①化学修饰和水解缩合法改性有机硅材料：

以氨基（NH2）、环氧基（CHCH2O）和羧基（COOH）改性线性聚硅氧烷为基础，通过与卤代烷和季铵盐反应制备具有良好亲水、抗微生物作用的季铵盐基改性聚硅氧烷类有机硅材料；也可从有机氟官能团改性硅氧烷单体出发，在水解缩合条件下制备具有良好憎水性能和耐酸碱性能的含氟聚硅氧烷类有机硅材料。

②乳液聚合法制备聚硅氧烷接枝改性丙烯酸树脂材料：

利用聚硅氧烷类聚合物良好的柔韧性和耐高低温性，及其与硅酸盐质基体良好的粘结性能，以乳液聚合法合成聚硅氧烷接枝改性丙烯酸树脂材料，使其在保护过程中能够与无机保护本体原位生成有机/无机复合材料。

③水溶液接枝共聚法和溶胶凝胶法制备改性支链淀粉/纳米SiO2复合材料：

采用水溶液接枝共聚法，将丙烯酸酯类单体与支链淀粉接枝共聚制备具有一定成型性的支链淀粉和丙烯酸酯接枝共聚物材料；在有机硅前驱体的溶胶中加入丙烯酸酯共聚物接枝改性支链淀粉材料，制备支链淀粉/纳米SiO2复合材料。

④ATRP法与仿矿化生长法制备嵌段共聚物/纳米SiO2复合材料：

选用ATRP法，以具有优异憎水憎油性和耐候性的含氟丙烯酸酯类聚合物为疏水链段、以利于纳米SiO2的矿化生长沉积的离子型乙烯基胺类聚合物为亲水链段，获得两亲性嵌段共聚物。

以此为模板，控制有机硅先驱体矿化生长沉积纳米SiO2粒子，制备嵌段共聚物/纳米SiO2复合材料。

⑤溶胶-凝胶法与乳液聚合法制备无规共聚物/SiO2复合材料：

采用溶胶-凝胶法，利用有机硅先驱体的水解和缩合反应制备纳米二氧化硅溶胶；然后在溶胶中加入单体，选用乳液聚合法，制备具有良好成膜性能的丙烯酸酯类无规共聚物/SiO2复合材料。

⑥针对壁画彩绘待保护现状，以乳液聚合法或ATRP法制备对壁画彩绘层具有优异粘结性能的聚乙烯醇类聚合物和丙烯酸酯类聚合物。

⑦利用FT-IR、NMR、GPC、TEM、AFM、XPS、SEM、DSC、QCM等分析技术对合成材料的结构及性能进行表征。

（2）有机-无机组分协同效应的调控机制及构效关系研究

①通过吸附和抗微生物性能测试，研究浓度、季铵盐侧链结构和硅氧烷主链结构对季铵盐基改性聚硅氧烷吸附性能；通过GPC技术跟踪研究含氟硅氧烷在相同条件下水解缩合产物的分子量及分子量分布；通过SEM-EDX、SCAs、DCAs、抗酸碱性和抗压强度测试，研究聚合物与