Les voiles de graphène peuvent détenir le secret de la conservation d’œuvres d’art inestimables

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Triton et Néréide, l’une des nombreuses utilisées pour une série d’expériences avec des voiles de graphène. »>

Le graphène est le matériau le plus mince jamais connu, composé d’une seule couche d’atomes de carbone disposés en un réseau hexagonal. Cette structure lui confère de nombreuses propriétés inhabituelles qui sont très prometteuses pour les applications du monde réel : batteries, super condensateurs, antennes, filtres à eau, transistors, cellules solaires et écrans tactiles, pour n’en nommer que quelques-uns. Et maintenant, ce matériau merveilleux pourrait bien fournir une solution à la décoloration de nombreux chefs-d’œuvre artistiques, selon un article récent publié dans Nature Nanotechnology.

« Tous les établissements d’art sont concernés par la décoloration des peintures lors de l’exposition et du stockage, car des facteurs nocifs tels que la lumière du soleil, l’humidité et certains composés organiques volatils (COV) accélèrent la dégradation », a déclaré le co-auteur Costas Galiotis, ingénieur chimiste au Université de Patras en Grèce. « Il existe de nombreuses références à des œuvres d’art en voie de disparition bien connues, telles que [Vincent] de Van Gogh La chambre à coucher et Tournesols, ou [Edvard] Munch’s Le cri. »

Divers coupables sont à l’origine de la dégradation des beaux-arts. Par exemple, plusieurs des peintures à l’huile de Georgia O’Keeffe conservées au Georgia O’Keeffe Museum de Santa Fe, au Nouveau-Mexique, ont développé de minuscules cloques, presque comme de l’acné, pendant des décennies. Les restaurateurs ont constaté une détérioration similaire des chefs-d’œuvre à base d’huile à toutes les époques, y compris des œuvres de Rembrandt. Comme nous l’avons signalé précédemment, les écologistes et les universitaires ont d’abord supposé qu’il s’agissait de grains de sable piégés dans la peinture. Mais ensuite, les protubérances se sont développées, se sont propagées et ont commencé à s’écailler.

Les chimistes ont conclu que les cloques sont en fait des savons au carboxylate de métal, résultat d’une réaction chimique entre les ions métalliques dans les pigments de plomb et de zinc et les acides gras dans le liant utilisé dans la peinture. Les savons commencent à s’agglomérer pour former des cloques et migrer à travers le film de peinture. Quelque 70 pour cent de toutes les peintures à l’huile présentent une détérioration associée aux savons de carboxylate de métal à des degrés divers.

Dans le cas de Van Gogh Tournesol série, qui s’est estompée au cours du siècle dernier en raison d’une exposition constante à la lumière, le coupable semble être les colorants au chromate de plomb privilégiés par l’artiste. Une étude de 2011 a révélé que le chrome dans le jaune de chrome préféré de Van Gogh réagissait fortement avec d’autres composés comme le baryum et le soufre lorsqu’il était exposé au soleil. Une étude de 2016 a pointé du doigt les sulfates, qui absorbent dans le spectre UV, entraînant une dégradation.

En mars dernier, des scientifiques ont prélevé des écouvillons sur des pièces de la Renaissance et de style Renaissance et ont confirmé la présence de microbes dits « oxydase positifs » sur des surfaces de bois et de toile peintes. Ces microbes grignotent les composés présents dans la peinture, la colle et la cellulose, qui se trouvent dans le papier, la toile et le bois). Cela produit à son tour de l’eau ou du peroxyde d’hydrogène comme sous-produits. Ces sous-produits sont susceptibles d’influencer la présence de moisissure et le taux global de détérioration des œuvres d’art.

Même les matériaux d’art contemporain sont sujets à des changements de couleur irréversibles dus à l’exposition à la lumière et à des agents oxydants, entre autres dangers. Des travaux récents ont porté sur l’utilisation des nanomatériaux pour la conservation des œuvres d’art. Le graphène a un certain nombre de propriétés qui le rendent attrayant à des fins de conservation d’art, selon Galiotis. Le matériau d’un atome d’épaisseur est transparent, adhère facilement à divers substrats et constitue une excellente barrière contre l’oxygène, les gaz (corrosifs ou non) et l’humidité. Il est également hydrophobe et est un excellent absorbeur de lumière UV.

« Cela nous a semblé la solution parfaite pour protéger les couleurs de la photodégradation », a déclaré Galiotis à Ars. « L’innovation de notre approche repose sur le fait que le graphène adhère à toutes les surfaces propres, mais il peut être facilement éliminé, contrairement aux revêtements polymères commerciaux actuels. Ainsi, il présente un avantage concurrentiel par rapport aux autres matériaux de protection et substances pour la protection des œuvres d’art de la décoloration. »

Galiotis et ses collègues ont développé une méthode roll-to-roll pour transférer une fine couche de graphène sur une œuvre d’art. Cela signifie qu’il n’y a pas besoin de solvants ou d’autres produits chimiques, qui peuvent endommager l’art. Tout d’abord, ils ont synthétisé un voile monocouche de graphène sur une feuille de cuivre par dépôt chimique en phase vapeur, puis l’ont nettoyé avec de l’azote gazeux pour éliminer toute poussière, saleté ou molécules d’eau. Ensuite, ils ont attaché le graphène à un côté d’une membrane adhésive commerciale en polyester/silicium avec une machine roll-to-roll.

Mais comment pourraient-ils se procurer des peintures originales pour tester la sécurité et l’efficacité de leur méthode, étant donné que l’œuvre serait détruite au passage ? Selon Galiotis, l’équipe disposait d’un vaste réseau de peintres en Grèce et en Europe, mais la plupart hésitaient à voir leurs peintures détruites. Entrez Matina Stavropoulou, une artiste qui est devenue suffisamment fascinée par la technique du groupe pour faire don de trois de ses peintures les plus récentes pour les expériences, toutes créées à l’aide d’encres de Chine sur papier glacé placé sur un support en toile. « Nous lui en sommes très reconnaissants », a déclaré Galiotis.

Souffrir pour l’art

Stavropoulou La résistance et Triton et Néréide, chacun mesurant 20×20 cm2, ont été utilisés pour les expériences de caractérisation et de vieillissement. La moitié de l’œuvre a été protégée à l’aide de la méthode roll-to-roll de l’équipe pour appliquer un voile de graphène. Les deux peintures ont ensuite été vieillies artificiellement dans une chambre interne, une partie de l’œuvre d’art étant couverte comme échantillon de référence. La résistance a été exposé à trois lampes au néon pendant 16 semaines, tandis que Triton et Néréide a été exposé à un panneau de sept lumières blanches pendant 1 050 heures. Les couches de graphène dans les deux cas n’ont montré aucun signe de fissures ou de rides après le processus de vieillissement.

Le troisième tableau, Biplan, Handley Page HP 42, a été utilisé pour évaluer la sécurité et la facilité d’élimination des couches de graphène de la surface de la peinture. L’équipe a appliqué la couche de graphène comme d’habitude, puis a utilisé une gomme en caoutchouc souple pour l’enlever. Les chercheurs ont utilisé des maquettes en papier en carton, avec de l’encre rose sur un côté, pour tester l’ensemble du processus. Les échantillons ont été recouverts d’une couche de graphène et vieillis artificiellement sous lumière blanche pendant 70 heures avant que le graphène ne soit retiré avec une gomme en caoutchouc souple.

Il s’agit d’une preuve de principe prometteuse de l’efficacité des voiles de graphène pour protéger l’art de l’exposition à des agents nocifs, en particulier ceux créés sur du papier glacé, du carton et de la toile. Cependant, les auteurs avertissent que leur méthode peut ne pas convenir aux œuvres d’art avec des surfaces extrêmement rugueuses ou des motifs en relief. Pour ces situations, les auteurs ont développé une méthode pour le dépôt de graphène sur le verre d’encadrement de musée pour une protection supplémentaire.

DOI : Nature Nanotechnology, 2021. 10.1038/s41565-021-00934-z (À propos des DOI).

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