Для более глубокого понимания долговечности и прочности разрабатываемых экоматериалов исследователи изучили образцы тканей, созданных в прошлом.
В настоящее время широко обсуждается вопрос об использовании возобновляемых растительных ресурсов. Однако нередко возникает дискуссия о том, что ткани, изготовленные из натуральных компонентов, уступают по прочности материалам искусственного происхождения. Поэтому некоторые предпочитают использовать последние, поскольку их предполагаемая «долговечность» должна снижать потребность в ресурсах.
Для прояснения этого вопроса международная группа ученых провела исследование образцов, взятых с холстов четырех картин, созданных в XVII-XVIII веках. Полотна эпохи итальянского барокко на протяжении долгого времени находятся в собрании художественной галереи города Асколи-Пичено (Италия), что позволяет точно знать условия их хранения и применявшиеся методы консервации. Результаты исследования представлены в Journal of Cultural Heritage.
При изучении льняных тканей (фрагментов холстов) необходимо было соблюдать осторожность, чтобы не нанести ущерб картинам и иметь возможность восстановить их первоначальное состояние после проведения исследований. Законодательство обязывает возвращать все образцы, полученные с объектов культурного наследия. Таким образом, с обратной стороны каждой картины были изъяты фрагменты холста, каждый из которых занимал площадь в четыре квадратных сантиметра. Для изучения структуры волокон образцов без их повреждения исследователи применили ряд оптических методов анализа, отличающихся очень высоким разрешением.
Использование данного метода позволило исследовать структуру тканей и характеристики волокон на наноуровне атомно-силовой микроскопии (основана на сканировании поверхности образца с помощью очень тонкого наконечника, диаметр которого составляет несколько микрометров). Чтобы проанализировать структуру льняных волокон и определить механизмы их разрушения, эксперты использовали ряд методов двухфотонной микроскопии. Этот подход обозначает способ выявления флуоресцирующих микроструктур посредством оптической микроскопии. Он основан на использовании двухфотонной флуоресценции, когда свечение объекта возникает в результате одновременного поглощения двух фотонов. Это позволяет получить представление о структуре и внутренней ориентации целлюлозных цепочек, определяющих прочность на разрыв льняных волокон. Также применялась спектроскопия ядерного магнитного резонанса и инфракрасную спектроскопию. Последняя позволила косвенно определить химический состав образцов.
Анализ демонстрирует, что волокна холста постоянно испытывали напряжение и были подвержены колебаниям влажности и температуры, а также загрязнению воздуха на протяжении времени, в течение которого они находились в церквях или частных коллекциях. Исследования показали, что некоторые методы реставрации, использовавшиеся в XIX веке, например, облицовка холста клеевой пастой на основе муки и животного клея, приводили к значительной деградации ткани. Таким образом, холсты, которые сталкивались с наиболее существенными изменениями в условиях окружающей среды или во время реставрационных работ, претерпели наибольшую степень разрушения.
Чуть ранее, в сентябре текущего года, в журнале Nature Plants та же научная группа опубликовала работу, в докладе обобщены результаты исследования образцов льняных тканей, возраст которых превышает 4000 лет и которые были получены из древнеегипетских гробниц. Сопоставление этих работ показывает, что волокна в тканях, возраст которых насчитывает несколько сотен лет, подверглись более значительной деградации, чем волокна в тысячелетних египетских полотнах. Почти во всех древних волокнах зафиксирована большая общая жесткость по сравнению с современной льняной пряжей. Можно сделать вывод, что древнеегипетская гробница создавала более благоприятные условия для сохранения артефактов, чем церковь или дом коллекционера, где долгое время находились картины.
Следует также принимать во внимание еще один аспект. Египетские ткани производились для изготовления одежды и нижнего белья, и, согласно имеющимся источникам и сохранившимся образцам, они отличались особой тонкостью. Изображения же создавались на холстах – то есть на тканях, сотканных из грубых и прочных нитей. Однако египетский лен демонстрировал большую прочность.
Точная дата, когда люди впервые начали изготавливать льняную пряжу, остается невыясненной для историков. Известно лишь, что 9000 лет назад в Индии эта практика уже существовала. После этого технология распространилась на запад через Ближний Восток. Древние историки писали, что египтяне обладали навыком прядения льна настолько тонкого, что даже через несколько слоев ткани можно было видеть сквозь. Однако, каким образом они этого достигали, в источниках не указано.