Tusentals skeppsvrak skräpar ner havsbotten över hela världen, konserverad i sediment och kallt vatten. Men när ett av dessa skepp kommer upp från djupet, träet börjar snabbt försämras. I dag, forskare rapporterar ett nytt sätt att använda "smarta" nanokompositer för att bevara ett brittiskt krigsfartyg från 1500-talet, de Mary Rose , och dess artefakter. Den nya metoden kan hjälpa till att bevara andra bärgade fartyg genom att eliminera skadliga syror utan att skada själva träkonstruktionerna.
Forskarna presenterar sina resultat idag vid det 256:e nationella mötet och utställningen av American Chemical Society (ACS).
"Detta projekt började över ett glas vin med Eleanor Schofield, Ph.D., som är chef för bevarande på Mary Rose Trust, " minns Serena Corr, Ph.D., projektets huvudutredare. "Hon arbetade med tekniker för att bevara träskrovet och diverse artefakter och behövde ett sätt att styra behandlingen in i träet. Vi hade arbetat med funktionella magnetiska nanomaterial för tillämpningar inom bildbehandling, och vi trodde att vi skulle kunna tillämpa denna teknik på Mary Rose ."
De Mary Rose sjönk 1545 utanför Englands sydkust och låg kvar under havsbotten tills hon räddades 1982, tillsammans med över 19, 000 artefakter och träbitar. Cirka 40 procent av den ursprungliga strukturen överlevde. Skeppet och dess artefakter ger unika insikter i Tudors sjöfart och hur det var att leva under den perioden. Ett toppmodernt museum i Portsmouth, England, visar fartygets skrov och artefakter.
När han begravdes på havsbotten, svavelreducerande marina bakterier migrerade in i träet på Mary Rose och producerade svavelväte. Denna gas reagerade med järnjoner från korroderade fixturer som kanoner för att bilda järnsulfider. Även om det är stabilt i miljöer med låg syrehalt, svavel oxiderar snabbt i vanlig luft i närvaro av järn för att bilda destruktiva syror. Corrs mål var att undvika syraproduktion genom att ta bort de fria järnjonerna.
Väl uppe från havsbotten, fartyget besprutades med kallt vatten, vilket hindrade den från att torka ut och förhindrade ytterligare mikrobiell aktivitet. Naturvårdsteamet besprutade sedan skrovet med olika typer av polyetylenglykol (PEG), en vanlig polymer med ett brett spektrum av applikationer, att ersätta vattnet i träets cellstruktur och stärka dess yttre skikt.
Corr och hennes postdoktor Esther Rani Aluri, Ph.D., och Ph.D. kandidat Enrique Sanchez vid University of Glasgow utarbetar en ny familj av små magnetiska nanopartiklar för att hjälpa till i denna process, i samarbete med Schofield och Rachel O'Reilly, Ph.D., vid University of Warwick. I deras första steg, laget, ledd av Schofield, använde synkrotrontekniker för att undersöka arten av svavelarten innan du stängde av PEG-sprayerna, och sedan med jämna mellanrum när fartyget torkade. Detta var det första realtidsexperimentet som noggrant undersökte utvecklingen av oxiderade svavel- och järnarter. Denna prestation har inspirerat ansträngningarna att utforma nya riktade behandlingar för att avlägsna dessa skadliga arter från Mary Rose trä.
Nästa steg blir att använda en nanokomposit baserad på kärnmagnetiska järnoxidnanopartiklar som innehåller medel på sina ytor som kan ta bort jonerna. Nanopartiklarna kan appliceras direkt på den porösa trästrukturen och styras till särskilda områden av träet med hjälp av externa magnetfält, en teknik som tidigare demonstrerats för läkemedelstillförsel. Nanokompositen kommer att omfattas av en värmekänslig polymer som skyddar nanopartiklarna och ger ett sätt att säkert leverera dem till och från träytan. En stor fördel med detta tillvägagångssätt är att det möjliggör fullständigt avlägsnande av fria järn- och sulfatjoner från träet, och dessa nanokompositer kan trimmas genom att justera deras ytor.
Med denna förståelse, Korrigera anteckningar, "Konservatorer kommer att ha, för första gången, en toppmodern kvantitativ och restaurerande metod för säker och snabb behandling av träartefakter. Vi planerar att sedan överföra denna teknik till andra material som återvinns från Mary Rose , som textilier och läder."
