Genoplivning af bjærgede træskibe og artefakter med smart nanoteknologi

Tusinder af skibsvrag fylder havbunden over hele verden, bevaret i sedimenter og koldt vand. Men når et af disse skibe bliver bragt op fra dybet, træet begynder hurtigt at forringes. I dag, forskere rapporterer om en ny måde at bruge "smarte" nanokompositter til at bevare et britisk krigsskib fra det 16. århundrede, det Mary Rose , og dens artefakter. Den nye tilgang kunne hjælpe med at bevare andre bjærgede skibe ved at fjerne skadelige syrer uden at beskadige trækonstruktionerne selv.

Forskerne præsenterer deres resultater i dag på det 256. nationale møde og udstilling af American Chemical Society (ACS).

"Dette projekt begyndte over et glas vin med Eleanor Schofield, Ph.d., der er bevaringschef ved Mary Rose Trust, "minder om Serena Corr, Ph.d., projektets hovedforsker. "Hun arbejdede med teknikker til at bevare træskroget og diverse artefakter og havde brug for en måde at lede behandlingen ind i træet. Vi havde arbejdet med funktionelle magnetiske nanomaterialer til applikationer inden for billeddannelse, og vi troede, at vi måske kunne anvende denne teknologi til Mary Rose . "

Det Mary Rose sank i 1545 ud for Englands sydkyst og forblev under havbunden, indtil hun blev bjærget i 1982, sammen med over 19, 000 artefakter og træstykker. Omkring 40 procent af den oprindelige struktur overlevede. Skibet og dets artefakter giver enestående indsigt i Tudor -søfarende og hvordan det var at leve i den periode. Et topmoderne museum i Portsmouth, England, viser skibets skrog og artefakter.

Mens begravet i havbunden, svovlreducerende marine bakterier vandrede ind i træet af Mary Rose og producerede hydrogensulfid. Denne gas reagerede med jernioner fra korroderede armaturer som kanoner til dannelse af jernsulfider. Selvom det er stabilt i miljøer med lavt iltindhold, svovl oxiderer hurtigt i almindelig luft i nærvær af jern for at danne destruktive syrer. Corrs mål var at undgå syreproduktion ved at fjerne de frie jernioner.

Når den først var rejst op fra havbunden, skibet blev sprøjtet med koldt vand, som forhindrede den i at tørre ud og forhindrede yderligere mikrobiel aktivitet. Bevarelsesteamet sprøjtede derefter skroget med forskellige typer polyethylenglycol (PEG), en almindelig polymer med en lang række anvendelser, at erstatte vandet i træets cellulære struktur og styrke dets ydre lag.

Corr og hendes postdoktor Esther Rani Aluri, Ph.d., og ph.d. kandidat Enrique Sanchez ved University of Glasgow udtænker en ny familie af små magnetiske nanopartikler til at hjælpe i denne proces, i samarbejde med Schofield og Rachel O'Reilly, Ph.d., ved University of Warwick. I deres første trin, holdet, ledet af Schofield, brugte synkrotronteknikker til at undersøge svovlartens art, før PEG sprøjterne blev slukket, og derefter periodisk som skibet tørrede. Dette var det første real-time eksperiment for nøje at undersøge udviklingen af ​​oxiderede svovl- og jernarter. Denne præstation har informeret bestræbelserne på at designe nye målrettede behandlinger til fjernelse af disse skadelige arter fra Mary Rose træ.

Det næste trin vil være at bruge en nanokomposit baseret på kernemagnetiske jernoxid -nanopartikler, der inkluderer midler på deres overflader, der kan fjerne ionerne. Nanopartiklerne kan påføres direkte på den porøse træstruktur og føres til bestemte områder af træet ved hjælp af eksterne magnetfelter, en teknik, der tidligere er påvist til levering af lægemidler. Nanokompositten vil blive omfattet af en varmepåvirket polymer, der beskytter nanopartiklerne og giver en måde til sikkert at levere dem til og fra træoverfladen. En stor fordel ved denne tilgang er, at den giver mulighed for fuldstændig fjernelse af frie jern- og sulfationer fra træet, og disse nanokompositter kan indstilles ved at justere deres overflader.

Med denne forståelse, Corr noter, "Konservatorer vil have, for første gang, en topmoderne kvantitativ og genoprettende metode til sikker og hurtig behandling af trægenstande. Vi planlægger derefter at overføre denne teknologi til andre materialer, der er genvundet fra Mary Rose , såsom tekstiler og læder. "