Graphene-based materials for the protection of artworks
Authors: Κωτσίδη Μαρία 
Published: September 2022

Όλα τα υλικά τέχνης είναι επιρρεπή στην περιβαλλοντική υποβάθμιση. Το ξεθώριασμα, το κιτρίνισμα και ο αποχρωματισμός είναι τα πιο κοινά αποτελέσματα αποσύνθεσης που προκύπτουν από την έκθεση σε υπεριώδες και ορατό φως, και οξειδωτικά μέσα. Αυτά τα αποτελέσματα των μηχανισμών γήρανσης οδηγούν στη σοβαρή και μη αναστρέψιμη αλλοίωση της αναγνωσιμότητας των έργων τέχνης, τα οποία είναι η ανεκτίμητη κληρονομιά της ανθρωπότητας. Οι διαλύτες και τα βερνίκια που εδώ και καιρό χρησιμοποιούνται στην προστασία έργων τέχνης, πολύ συχνά αποδεικνύονται καταστρεπτικές λύσεις. Τα συστήματα με βάση ρητίνες επηρεάζουν την υποκείμενη επιφάνεια του έργου, ενώ οι ειδικά σχεδιασμένες γυάλινες προθήκες των έργων δεν είναι ικανές να τα προστατέψουν από τους προαναφερθέντες βλαπτικούς παράγοντες. Μια γκάμα καινοτόμων λύσεων στο πρόβλημα της υποβάθμισης των έργων τέχνης λόγω φυσικής φθοράς, έρχεται να δώσει ένα νανοϋλικό, το γραφένιο. Από την ανακάλυψη του γραφενίου το 2004, (βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 2010, Geim και Novoselov) έχει θεωρηθεί ως το «υλικό θαύμα» της επιστήμης. Το γραφένιο είναι μία από τις πολλές αλλότροπες μορφές άνθρακα και μπορεί να θεωρηθεί ο απόλυτος αρωματικός υδρογονάνθρακας, που υπάρχει ως μια απλή μονοστιβάδα ατόμων άνθρακα, ενωμένα μεταξύ τους σε μια δισδιάστατη, εξαγωνική δομή που μοιάζει με φύλλο και δημιουργεί πολλές μοναδικές ιδιότητες. Το γραφένιο παρουσιάζει προστατευτικές ικανότητες και οι ιδιότητες της εξαγωνικής διάταξης πλέγματος ατόμων άνθρακα το κάνουν να λειτουργεί ως ένα εύκαμπτο φράγμα για το οξυγόνο και άλλα επιβλαβή αέρια, προσφέροντας προστασία έναντι του φωτός και τους υδρατμούς. Επίσης, εμφανίζει μόλις 2.3% απορρόφηση του ορατού φωτός, πράγμα που το καθιστά σχεδόν αόρατο. Τα υλικά που σχετίζονται με το γραφένιο έχουν βρεθεί ότι παρέχουν σημαντική θωράκιση στο υπεριώδες τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος ως επικαλύψεις, ενώ μια απλή στρώση γραφενίου απορροφά μέχρι και 3 φορές περισσότερο στην περιοχή UV (190-400 nm), απo ότι στην ορατή περιοχή. Στα πλαίσια αυτής της διδακτορικής διατριβής μελετήθηκαν διάφορες μορφές του γραφενίου για την ανάπτυξη μεθόδων προστασίας των έργων τέχνης. Το πρώτο μέρος της διατριβής αφορά την επικάλυψη επιφανειών όπως χαρτιών, φωτογραφιών και πινάκων ζωγραφικής με μονοστρωματικό ή πολυστρωματικό γραφένιο με την μέθοδο roll-to-roll, με σκοπό την προστασία τους από την φθορά στο χρόνο (υποβάθμιση χρώματος). Η εκτίμηση της προστασίας που προσφέρει το γραφένιο έγινε με την Χρωματομετρία και άλλες φασματοσκοπικές μεθόδους (Raman). Το δεύτερο μέρος της διατριβής εστιάζει στην ενίσχυση καλλιτεχνικών βαφών, μελανιών και χρωστικών με δισδιάστατα υλικά, όπως το γραφένιο, νιτρίδιο του βορίου κλπ., τα οποία παρασκευάζονται με την μέθοδο της υγρής αποφλοίωσης. Τα δείγματα υπόκεινται σε επιταχυνόμενη γήρανση για να εκτιμηθεί η προστασία που προσφέρουν τα δισδιάστατα υλικά έναντι στην αλλοίωση των χρωμάτων. Το τελευταίο μέρος της διατριβής περιλαμβάνει την παρασκευή graphene-based aerogels με βάση το οξείδιο του γραφενίου ή και υβριδικών aerogels με οξείδιο του γραφενίου και άλλων δισδιάστατων υλικών (BN, MoS2 , WS2). Τα δείγματα αυτά εξετάζονται ως προσροφητικά υλικά σε βλαβερούς αέριους ρύπους όπως φορμαλδεΰδη, οξικό οξύ, υδροχλωρικό οξύ, αμμωνία κλπ. Που συνήθως υπάρχουν στους χώρους των μουσείουν.