В ЛЭТИ разработали технологию реставрации объектов культурного наследия из стали с помощью лазера

Многие объекты культурного наследия, которые выполнены из стали (предметы быта, оружие, ларцы, шкатулки), имеют элементы с художественной отделкой – так называемым воронением. Такая обработка часто использовалась в XVII-XIX вв. и достигалась в результате термической обработки металла: под воздействием высокой температуры на поверхности стали возникали оксидные пленки, которые, в зависимости от толщины пленки, меняли свой цвет (синий, черный, реже – желтый). В результате плохого хранения (например, из-за повышенной влаги) со временем на поверхности изделий возникают очаги коррозии, которые частично или полностью уничтожают участки с художественной отделкой, изменяя эстетические свойства предмета.

Для восстановления поврежденных объектов культуры из стали существует традиционный метод, который заключается в использовании химических реагентов, применение которых малоэффективно, а кроме того, может негативно сказываться на здоровье реставратора из-за их токсичности. Другой метод, например, термический нагрев поверхности, является небезопасным для самого культурного объекта, поскольку из-за него может возникнуть ее оплавление. Кроме того, изделие, например, шкатулка может быть комбинированной – может состоять из дерева, дополнительных вставок из металла и драгоценных камней, жемчугов, эмалей – что значительно затрудняет задачу термической или химической обработки предмета.

Поэтому перед исследователями всего мира стоит задача поиска способов таких подходов для восстановления воронения, которые бы были полностью безопасны и позволяли вернуть исходный вид изделия.

«Мы разработали методику лазерной реставрации, которая может вернуть объекту культурного наследия из стали, например, эфесу старинной шпаги или рукоятке пистолета, утраченное воронение. Данный подход позволяет с высокой точностью очистить металлическую поверхность от каких-либо загрязнений, отполировать его и защитить от повторных повреждений. Но самое главное, с помощью комбинации всех трех видов лазерной обработки при оптимизации параметров излучения лазера, можно восстановить прежний цвет декоративной отделки, без каких-либо повреждений других деталей».

По словам ученого, для начала специалисты пытались получить палитру цветов, обрабатывая поверхность углеродистой стали с помощью лазера. Оказалось, что при получении нужной температуры, т.е. при различных параметрах лазерного излучения, можно варьировать цвета обработки стальной поверхности за счет изменения толщины оксидной пленки. Это показало, что с помощью лазерной обработки можно повторять технику воронения. После этого ученые на экспериментальных образцах из стали пробовали удалить коррозионный слой с помощью технологии лазерной очистки. В результате был разработан комплексный подход к реставрации культурных объектов из стали с декоративной художественной отделкой в виде воронения.

«Нашей работой заинтересовались в Военно-историческом музее артиллерии, инженерных войск и войск связи. Перед тем, как приступить к обработке их музейных экспонатов, мы применили нашу технологию на модельных образцах углеродистой стали, что показало значительные результаты. На данный момент мы собираемся перейти к следующему этапу работы по восстановлению воронения уже подлинных исторических предметов совместно  с реставраторами этого музея».

Данная технология является результатом многолетней работы специалистов лазерных технологий лаборатории «ЛЭТИ – ЛазерЛаб», которую запустили в рамках программы развития СПбГЭТУ «ЛЭТИ» «Приоритет 2030».

Аспирант кафедры Фотоники Мхмад Салхаб, принимающий участие в данной работе, выиграл молодежный выиграл грант на сумму 1 миллион рублей в Студенческом стартапе Фонда содействия инновациям, условиями которого является регистрация ООО, разработка сайта в целях популяризации проекта и защита патента.

Результаты исследования по лазерному восстановлению воронения культурных объектов представлены в научном журнале Quantum Beam Science и на конференции Seminar on Fields, Waves, Photonics and Electro-optics: Theory and Practical Applications (FWPE).