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    技術(shù)文章

    X射線揭秘千年清真寺的修復(fù)密碼,原來古人早就懂“自愈”

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    你知道現(xiàn)代科技如何揭開古建筑的神秘面紗嗎?在摩洛哥的Chellah清真寺,科學(xué)家用一項(xiàng)“透視眼"技術(shù)——X射線熒光光譜分析(XRF),破解了14世紀(jì)石灰砂漿的配方奧秘,甚至發(fā)現(xiàn)了古人隱藏的“自愈"黑科技!今天,就帶你看懂XRF如何守護(hù)千年文明!

    一、XRF:考古界的“元素探密者"

    X射線熒光光譜分析(XRF)就像一臺(tái)高精度“元素掃描儀",無需破壞樣本,就能快速檢測材料中的化學(xué)成分。

    原理超簡單:用X射線轟擊樣本,不同元素會(huì)發(fā)出獨(dú)特的熒光信號(hào),科學(xué)家通過“解碼"這些信號(hào),就能知道材料里藏了哪些元素!

    考古神助攻:在Chellah清真寺研究中,XRF精準(zhǔn)測出砂漿中鈣(Ca)含量高達(dá)50%,直接鎖定石灰(CaO)為關(guān)鍵粘合劑,而硫(S)的異常高值則揭示了內(nèi)部墻面曾用石膏(CaSO?)裝飾的古老工藝!

    X射線黑科技揭秘千年清真寺的修復(fù)密碼,原來古人早就懂“自愈

    圖1.Chellah歷史古城:清真寺

    二、XRF解碼千年砂漿配方

    通過對(duì)清真寺外墻、內(nèi)墻和地面砂漿的XRF分析,科學(xué)家發(fā)現(xiàn):

    外墻砂漿:鈣(21.38%)、硅(11.09%)為主,鐵含量較高(3.05%),推測古人特意添加砂土增強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

    內(nèi)墻砂漿:硫含量飆升至19.2%,證明工匠可能為提升室內(nèi)采光,涂抹了石膏層,或暗示了環(huán)境硫污染導(dǎo)致的材料退化。

    地面樣本:鈣含量高達(dá)44.61%,但結(jié)構(gòu)脆弱,暴露了長期潮濕環(huán)境的侵蝕問題。

    XRF的精準(zhǔn)數(shù)據(jù),為復(fù)原古法配方提供了科學(xué)依據(jù)!

    表1.砂漿的X射線熒光(XRF)元素分析

    X射線黑科技揭秘千年清真寺的修復(fù)密碼,原來古人早就懂“自愈

    三、古人的“自愈"黑科技,XRF如何發(fā)現(xiàn)?

    除了配方,XRF還助力揭示了石灰砂漿的自修復(fù)機(jī)制!

    鈣的遷徙密碼:XRF檢測到砂漿中鈣元素分布均勻,結(jié)合其他技術(shù)發(fā)現(xiàn),雨水溶解石灰后,鈣離子能自動(dòng)填充裂縫,重新結(jié)晶為方解石(CaCO?),實(shí)現(xiàn)“微裂紋自愈"。

    環(huán)境聯(lián)動(dòng):清真寺臨海靠河,高濕度環(huán)境反而激活了鈣離子的動(dòng)態(tài)循環(huán),讓建筑越“老"越堅(jiān)韌!

    四、結(jié)語

    X射線衍射(XRD)技術(shù)作為材料分析的重要工具,正在文物保護(hù)領(lǐng)域展現(xiàn)出很高的價(jià)值。與X射線熒光(XRF)技術(shù)形成互補(bǔ),XRD能夠準(zhǔn)確識(shí)別文物材料的晶體結(jié)構(gòu)和物相組成,為文物保護(hù)提供更深層次的科學(xué)依。一塊斑駁的石灰墻,藏著千年前的工藝智慧;一臺(tái)XRF儀器,揭開了文明傳承的科技密碼。下次當(dāng)你走進(jìn)古跡,不妨想象——那些沉默的磚石,正被現(xiàn)代科技默默守護(hù)!

    X射線黑科技揭秘千年清真寺的修復(fù)密碼,原來古人早就懂“自愈

    THOR-X SDD X射線熒光光譜儀

    貝拓科學(xué)X射線熒光光譜儀THOR-X SDD具有高分辨率、高準(zhǔn)確性和快速分析的特點(diǎn),通過分析樣品中各個(gè)元素的熒光峰,可以得出樣品中元素的種類和含量信息,適用于多種領(lǐng)域,如材料科學(xué)、環(huán)境監(jiān)測、地質(zhì)探測、職業(yè)防護(hù)、文物保護(hù)等。

    文中有刪減,更多詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)閱覽參考文獻(xiàn):

    [1] Oulida N , Kammouni A , Lamhasni T ,et al.Investigation of historical lime mortars from the Chellah Mosque (Morocco): Mineralogical characterization and self-healing mechanisms of micro-cracks[J].Construction and Building Materials, 2025, 466(000).DOI:10.1016/j.conbuildmat.2025.140296.


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