上海(hai)騰拔(ba)質構(gou)儀助力中(zhong)科(ke)院在(zai)Nature子刊(kan)發(fa)表(biao)論文

近(jin)日，中(zhong)國(guo)科學(xue)院上(shang)海高(gao)等(deng)研(yan)究(jiu)院研(yan)究(jiu)人員(yuan)在(zai)Nature子刊(kan)《npj | heritage science》發(fa)表(biao)了題(ti)為(wei)"Improving structure properties of Jinsha relic ancient ivory by microbial-induced carbonate precipitation"的研(yan)究(jiu)論文。在該(gai)論文中(zhong)，研(yan)究(jiu)人員(yuan)利(li)用(yong)上海(hai)騰拔(ba)Rapid TA國(guo)產(chan)質構(gou)儀用(yong)於測定xiangya文物的抗壓強度(du)。

從(cong)金沙遺(yi)址(zhi)出土的飽水(shui)xiangya文物，因埋(mai)藏(zang)過程中(zhong)有機質分(fen)解而出現結(jie)構(gou)損傷和(he)韌性下降的情況(kuang)。為(wei)此(ci)，本研(yan)究(jiu)采(cai)用(yong)微生物誘(you)導碳酸鹽(yan)沈澱(dian)（MICP）技(ji)術，利用(yong)具(ju)有 59.5 U 脲酶活(huo)性和(he) 0.34 U 碳酸酐(gan)酶活(huo)性的巴(ba)氏芽孢桿(gan)菌，對飽(bao)水xiangya樣(yang)本進(jin)行(xing)處(chu)理(li)。X 射線(xian)計(ji)算機斷(duan)層掃(sao)描(miao)（CT）分(fen)析表(biao)明，通(tong)過(guo) MICP 生成的碳酸鈣(gai)晶體(ti)有效填充(chong)了(le)孔隙(xi)，使總孔隙(xi)體(ti)積減(jian)少了 46.7%。具(ju)體而言，1–60 納(na)米(mi)範圍內孔隙(xi)的微孔體(ti)積(ji)和(he)比(bi)表(biao)面積(ji)分別減少了 50.9% 和(he) 57.6%。X 射線(xian)衍射（XRD）分(fen)析(xi)證(zheng)實，MICP 產(chan)生的碳酸鈣(gai)晶體(ti)為(wei)方(fang)解石和(he)球霰(xian)石(shi)。此(ci)外，經 MICP 處理(li)的xiangya抗壓強度(du)達(da)到(dao) 20.38 MPa，是未(wei)處理(li)樣(yang)本的 3.3 倍(bei)。這(zhe)些結(jie)果表(biao)明，MICP 技術能夠有效加固出土的飽水(shui)xiangya。

采(cai)用(yong)質構(gou)儀對經微生物誘(you)導碳酸鹽(yan)沈澱(dian)（MICP）處(chu)理(li)的xiangya樣(yang)本及對照組樣(yang)本的抗壓強度(du)進(jin)行(xing)了(le)測試，結(jie)果如圖 8a 所(suo)示。經 MICP 處理(li)的xiangya樣(yang)本抗壓強度(du)為(wei) 20.38 MPa，是未(wei)處理(li)xiangya樣(yang)本（6.20 MPa）的 3.3 倍(bei)。結(jie)果表(biao)明，MICP 處理(li)後xiangya的力學(xue)性能得(de)到(dao)顯(xian)著改善。這(zhe)可(ke)能是因(yin)為(wei) MICP 處理(li)產(chan)生的碳酸鈣(gai)沈(chen)澱填充(chong)了(le)出土xiangya中(zhong)的孔隙(xi)和(he)裂(lie)縫，從(cong)而(er)加固了(le)其(qi)結(jie)構(gou)並(bing)提高(gao)了(le)抗壓強度(du)。抗壓強度(du)測試後(hou)樣(yang)本的狀態(tai)如圖 8b 和(he) 8c 所(suo)示。未(wei)處理(li)的xiangya樣(yang)本在(zai)測試後(hou)發(fa)生碎裂(lie)，這可(ke)能是由(you)於(yu)樣(yang)本內部(bu)存在大(da)量(liang)裂(lie)縫和(he)孔隙(xi)，導致結(jie)構(gou)完整性較(jiao)低(di)。相比(bi)之(zhi)下，經 MICP 處理(li)的樣(yang)本在(zai)抗壓強度(du)測試後(hou)僅與壓頭接(jie)觸(chu)的部(bu)位(wei)發生碎裂(lie)，整體(ti)並(bing)未(wei)破(po)碎(sui)。這(zhe)些結(jie)果表(biao)明，MICP 處理(li)能有效加固xiangya樣(yang)本並(bing)改善其(qi)整(zheng)體力學(xue)性能。