溫濕度環(huán)境的守護者：高低溫濕熱試驗箱如何為千年文物延年益壽

敦煌研究院的多場耦合實驗室內(nèi)，一臺精密設備正在模擬從酷暑到嚴寒的環(huán)境變化，技術人員密切關注著屏幕上跳動的數(shù)據(jù)，這群默默無聞的守護者正為千年壁畫尋找合適的保存方案。

在博物館靜謐的展柜背后，隱藏著一場不為人知的科技較量。文物，這些承載著歷史記憶的脆弱載體，每時每刻都在經(jīng)受著環(huán)境的考驗。

溫度、濕度、光照這些看似平常的因素，卻是文物無形的殺手。高低溫濕熱試驗箱作為文物保護領域的“無聲衛(wèi)士"，通過模擬各種環(huán)境條件，為文物“把脈開方"，正成為延長文物壽命的關鍵工具。

01 文物面臨的威脅

文物是中華民族的象征，具有很高的藝術、精神、研究、欣賞和歷史價值。加強文物保護有利于保護歷史文化，為后人留下寶貴的文化財富。

然而文物在自然法則下無法逃脫最終毀滅的命運，文物保護工作是一門與時間賽跑的技術。我們希望這些文物可以存在的時間更長一些，長到足夠讓我們的后代也看到祖先的偉大創(chuàng)舉。

環(huán)境因素對文物的影響是全面且持久的。作為影響文物長期保存的重要環(huán)境因素，溫濕度的變化不僅帶來文物物理強度的減弱，導致無法恢復的形狀改變，更在腐蝕和霉變等文物的受損過程中起到了直接作用和間接協(xié)同作用。

尤其是有機質(zhì)文物，如絲綢、紙張、木漆器等，對環(huán)境變化更為敏感。剛出土的文物需要進行烘干處理，如銅錢等；儲藏需要控溫控濕，比如像絲綢紙張等。

預防性保護尤為重要，例如古城墻等材料，可以放在環(huán)境測試箱中觀察它在十年二十年之后的變化，利于選材修復。

02 設備工作原理

高低溫濕熱試驗箱，顧名思義，是一種能夠模擬不同溫度、濕度環(huán)境條件的專業(yè)設備。它的核心技術在于精準控制內(nèi)部環(huán)境參數(shù)，創(chuàng)造出各種可能的氣候條件。

這類設備通常能提供寬范圍的溫濕度控制。以廣皓天環(huán)境試驗箱為例，其溫度范圍可覆蓋-40°C至180°C，濕度范圍可從10%相對濕度到98%相對濕度。

東莞皓天研發(fā)的HT-SH系列高低溫濕熱試驗箱同樣具有寬廣的溫濕度范圍，溫度可達-70℃~150℃，濕度范圍為20% RH~98% RH。

精確控制是這類設備的關鍵價值。廣皓天儀器研發(fā)的防爆型雙層高低溫試驗箱溫度波動度可達±0.25℃，達到行業(yè)領部水平。

步入式環(huán)境試驗室的溫度控制精度甚至可達±0.1℃，這種近乎控制為文物研究提供了可靠的數(shù)據(jù)基礎。

多因素耦合模擬是更高級的應用。敦煌研究院成功研發(fā)了多場耦合試驗室，可同時模擬溫濕度、光照、風、雨、雪等多環(huán)境因子共同作用。

這種高度仿真的環(huán)境為整體提升破解石窟圍巖風化和壁畫鹽害機理的研究能力提供了技術支持。

03 文物保護應用

在考古文物保護領域，高低溫濕熱試驗箱的應用呈現(xiàn)出多樣性和專業(yè)性，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

出土文物保護是環(huán)境測試箱的重要應用場景。剛出土的文物常常需要特定的環(huán)境過渡期，例如銅錢等金屬文物需要進行受控的烘干過程，避免突然的環(huán)境變化導致進一步損壞。

揚州建立的恒溫恒濕庫房，配置了兩臺恒溫恒濕機24小時工作，使溫度保持在20攝氏度左右，濕度在60%-70%，為出土木漆器提供了理想的脫水保護環(huán)境。

材料老化研究是環(huán)境測試箱的核心應用。通過將文物材料樣本置于模擬環(huán)境中，研究人員可以觀察它在十年二十年之后的變化，這對于古城墻等不可移動文物的保護修復材料選擇具有重要意義。

這種加速老化測試為文物保護提供了前瞻性的數(shù)據(jù)支持。

預防性保護是現(xiàn)代博物館的核心策略。很多博物館針對具體情況和要求，對環(huán)境要求較高的容易受損的文物，特別是有機質(zhì)文物，進行文物環(huán)境控制系統(tǒng)的建設。

恒溫恒濕的環(huán)境條件無疑是文物完好保存狀態(tài)，想要大空間的文物陳列保存環(huán)境，采用環(huán)境試驗箱是合理的選擇。

病害機理研究是應用。敦煌研究院將仿真與模擬試驗技術成功引入文化遺產(chǎn)保護領域，研發(fā)出了能同時模擬多環(huán)境因子共同作用的多場耦合試驗室。

該實驗室可為石窟圍巖風化和壁畫鹽害機理揭示、保護材料的研發(fā)與中試、保護效果的預測與評估等提供更為準確可靠的技術手段。

04 實際應用案例

高低溫濕熱試驗箱在全國各地的文物保護工作中正發(fā)揮著越來越重要的作用，以下案例便是明證：

敦煌研究院經(jīng)過5年技術攻關，將仿真與模擬試驗技術成功引入文化遺產(chǎn)保護領域。

他們研發(fā)的多場耦合下石窟圍巖風化與壁畫鹽害機理試驗裝置，可對不可移動文物的材料和結(jié)構(gòu)的基本熱學、力學、收縮、徐變、損傷等特性，及其與各種環(huán)境的定量關系能夠進行全面系統(tǒng)的仿真研究。

揚州工作站建立了200平方米的恒溫恒濕庫房，用于出土木漆器的脫水保護。

這個恒溫恒濕庫房是一個密封的空間，墻體里塞了保溫材料，這樣可以保證不會因外界環(huán)境變化而受到影響。目前，儀征出土的漢代木馬等木漆器正在此進行脫水保護。

遺址博物館的研究人員設計了適宜遺址文物保存環(huán)境研究的多場耦合實驗艙。

該實驗艙可實現(xiàn)“土壤-文物-大氣"多場耦合的復雜環(huán)境模擬，為研究遺址博物館中文物病害（干裂、返堿等）與環(huán)境參數(shù)的定性、定量關系，確定遺址文物保存適宜的環(huán)境參數(shù)提供了技術支持。

大足石刻研究院建設了文物醫(yī)院，創(chuàng)建了包括文物分析檢測、文物預防性保護、文物保護修復處理、文物保護檔案及數(shù)字化等核心功能的文物保護工作流程，將傳統(tǒng)文物修復技術與現(xiàn)代科學技術有機融合。

05 未來發(fā)展趨勢

隨著科技的發(fā)展和文物保護要求的提高，高低溫濕熱試驗箱在這一領域的應用正朝著更加精細化和專業(yè)化的方向發(fā)展：

集成化與智能化是未來文物保護裝備的重要發(fā)展方向。不可移動文物保護裝備的總體發(fā)展趨勢是專門集成化、便攜小型化、操作傻瓜化。

未來不可移動裝備發(fā)展的重點方向包括不可移動文物監(jiān)測體系的集成化軟硬件裝備、文物數(shù)字化裝備、考古現(xiàn)場保護技術和裝備等。

多場耦合技術將得到更廣泛應用。敦煌研究院的多場耦合實驗室建設經(jīng)驗表明，單因素模擬已不能滿足復雜文物病害機理研究的需要。

多場耦合實驗室的建設，將為石窟圍巖和壁畫鹽害機理揭示、保護材料的研發(fā)與中試、保護效果的預測與評估等提供更為準確可靠的技術手段。

精準模擬與預測能力將不斷提升。西安交通大學設計研制的多場耦合實驗艙，在多種工況下，空氣溫濕度的均勻性、穩(wěn)定性分別可達≤1℃和≤3%，滿足實驗艙中空氣溫濕度的設計要求。

這種精準控制為文物保存環(huán)境研究提供了更為可靠的數(shù)據(jù)支持。

在東莞市皓天試驗設備有限公司的展廳里，一臺防爆型雙層高低溫試驗箱前，技術人員正在記錄最后一批數(shù)據(jù)。這臺溫度波動度僅±0.25℃的設備，即將啟程前往某著名博物館實驗室。

在那里，它將為一批新出土的漢代竹簡提供環(huán)境模擬測試，幫助尋找阻止這些珍貴文物繼續(xù)劣化的方法。

從敦煌石窟到揚州竹簡，從大足石刻到故宮珍寶，高低溫濕熱試驗箱可能不為人知，卻已成為文物保護領域非常重要的守護者。

它們提供的不只是一組組數(shù)據(jù)，更是穿越時空的對話保障，讓千年文明的火種能夠在精準控制的環(huán)境中繼續(xù)傳承。