Numerisk modellering til forudsigelse af nedbrydningen af ​​historiske oliemalerier

En lang række historiske oliemalerier fra museumssamlinger verden over viser tegn på forringelse på grund af metalsæbedannelse. Metalsæber påvirker den strukturelle integritet og visuelle udseende af disse malerier. At forstå indflydelsen af ​​metalsæbedannelse på maleriernes mekaniske respons kan hjælpe med langtidsbevaring og bevarelse af disse værdifulde kunstværker. For sin ph.d. forskning udviklede Gijs Eumelen en numerisk model til at simulere den mekaniske opførsel af oliemalerier på grund af dannelsen af ​​metalsæber.

Metalsæbedannelse er hovedsageligt et problem i malerier, der indeholder bly- eller zinkbaserede pigmentpartikler. Desværre indeholder de fleste oliemalerier fra 1400-tallet og frem til i dag et eller flere af disse pigmenter. Derfor truer metalsæbedannelsen en stor del af vores kulturarv.

Metalsæber udvikler sig fra en række komplekse kemiske reaktioner mellem de metalbaserede pigmentpartikler og oliebindemidlet. De kan udvikle sig som krystallinske aggregater og kan over et tidsrum på årtier til århundreder nå størrelser op til flere hundrede mikrometer. Derfor forårsager disse krystaller betydelig deformation af malingslagene og kan stikke ud gennem den ydre overflade, hvilket fører til beskadigelse af malerierne.

Lydstyrkeændring

For at forstå den mekaniske reaktion af oliemalerier på grund af dannelsen af ​​metalsæbekrystaller, udviklede Gijs Eumelen en numerisk model, der simulerer deres dannelse og vækst.

Dannelsen af ​​metalsæber er ledsaget af en ændring i volumen, som er redegjort for i modellen gennem en kemisk vækststamme. Dette giver en kobling mellem de kemiske processer og den mekaniske respons. Krystalvækst fører til dannelse af revner i maleriet, som igen påvirker de kemiske processer. Systemets forudsagte mekaniske respons, i form af overfladedeformationer, revne- og delamineringsmønstre, ser ud til at være i god overensstemmelse med observationer fra tværsnitsfotografier af rigtige malerier.

Ikke-invasiv test

Et andet problem med at forstå den mekaniske opførsel af oliemalerier er relateret til usikkerheden på malingens faktiske mekaniske egenskaber. Disse er påvirket af malingens alder og de bestanddele, der bruges til at skabe malingen i første omgang.

Generelt kan malingsmaterialers mekaniske egenskaber vurderes ved at udføre test på selve malerierne. Dette er dog ikke muligt, da sådanne test højst sandsynligt ville skade værdifulde, historiske malerier. Med dette i tankerne kan malingens mekaniske egenskaber opnås gennem ikke-invasive nanoindentationstests på meget små prøver fra et maleri.

Ikke-invasive tests er relativt nemme at udføre, men svære at fortolke, også fordi den lille malingsprøve under testning er indlejret i en relativt stiv, understøttende harpiks. For præcist at redegøre for indflydelsen af ​​den understøttende harpiks på indrykningsresponsen af ​​en malingprøve, udledte Eumelen en analytisk indrykningsmodel, der beskriver den elastiske og plastiske fordybningsadfærd af indlejrede materialeprøver. Den praktiske anvendelighed af fordybningsmodellen er blevet demonstreret ved at udlede de elastiske egenskaber af en malingsprøve som rapporteret i litteraturen.

At forstå den mekaniske opførsel af disse malerier på grund af metalsæbedannelse kan i sidste ende være en hjælp, når man formulerer konservative behandlinger. Modellen udviklet af Eumelen under sin ph.d. kan bidrage til dette, men det er kun et første skridt. Det vil tage flere år, før modellen er på et niveau, at den kan bruges til dette formål. + Udforsk yderligere

Metalsæber, der er kritiske med hensyn til hastighed for nedbrydning af oliemalerier