臺灣化學教育

當藝術遇見化學：新型凝膠修復西畫

邱美虹^1,*、曾茂仁²

¹國立臺灣師範大學科學教育研究所
²臺北市立大直高級中學
*[email protected]

n  前言

你是否曾好奇過為何美術畫作歷經數百年歲月的卻似乎未曾在畫作上留下痕跡？你又是否想過若是出自名家之手的畫作受損誰又能妙手回春呢？誰是那位化妝師為原畫做修復呢？而修復師又需要那些知識與技巧呢？

n  遲來的喜悅

最近在英國每日電報（The Telegraph, 2017.11.8）中Mark Molloy報導了一篇非常有趣的發現，一副400多年前畫著英王詹姆士一世夫人的畫作經過專家在短短幾秒鐘的時間內就去除塗在畫作上長達200多年的黃棕色保護膜，俗稱凡尼斯（Vanish），使得畫中夫人纖細的手指與精緻的臉龐重現於世人眼前。基本上凡尼斯是一種透明的薄膜，畫家在作品完成後通常會上一層凡尼斯以保護畫作不置於受到汙染、氧化或是黴化。而凡尼斯隨著時間會逐漸變質，使得原畫作漸漸失色，讓後人無法見識到其本色。

然而究竟是什麼方法可以進行這類型的修復呢？新興化學藥品與技術的快速發展，使得過去傳統修復畫作的方法有重大的突破，在一群專家長時期對凝膠與溶劑進行實驗後，他們發現利用此混合物去除凡尼斯後，並不會傷害畫作本身原創作時的色彩。這種使用新型凝膠進行西畫修復的工作已逐漸成為新的潮流以保持畫作原貌，此次詹姆士一世夫人的畫作原貌得以重見天日便是一個極佳的事例。以下簡介新型凝膠修復畫作的方法。

圖一：原畫作（左）和除去發黃的凡尼斯後美人臉龐（右上）、

纖手輕持白花細膩的筆觸即現（右下）（Philip Mould & Co.提供）

n  凝膠修復法的優缺點

修復師經常使用有機溶劑清洗油畫表面，然而清洗時，有機溶劑流動性強，易造成清洗範圍過大；清洗後的有機溶劑會穿透顏料，滲透入畫布中，使得有機溶劑殘留在畫布的夾層內。經過一段時間後，殘留的有機溶劑會導致畫作表面隆起、溶解原有的顏料並且破壞畫作的穩定性。如此一來，修復畫作卻演變成另一種傷害畫作的行為。修復師為了避免有機溶劑被畫布吸收，以棉花或紗布作為載體吸收有機溶劑後覆蓋在油畫表面一段時間，其清潔效果會因覆蓋時間太長，進而衍生另一問題。

一直到九零年代興起的一項新穎的技法─凝膠修復法，此技法是將清潔畫作所使用的有機溶劑與凝膠混合，塗抹在需要清潔的畫作上，這樣不但保留了原先的清潔能力，更能夠提高黏滯性（Carretti, Dei, Weiss, & Baglioni, 2008）。以凝膠為載體，能夠有效控制有機溶劑的流動，更精準地掌握清潔範圍，進一步的防止過量的有機溶劑滲透入畫布中，減少因修復對畫作造成的傷害。

1964年《威尼斯憲章》提出應以對文物造成「最小干預」為主要的修復原則，然而凝膠修復法中所使用的凝膠為聚丙烯酸，完成清潔後去除凝膠時，部分凝膠會殘留在畫作表面難以去除。為了去除殘留的凝膠，修復師必須使用另一溶劑清洗畫作表面，如此一來，大幅降低修復師使用凝膠修復法的青睞，故此法違背了威尼斯憲章的美意。

n  比較兩代凝膠修復法的差異

綜合上述情形，清除畫作上的凡尼斯時，凝膠必須具有高黏滯力，以增加清潔劑與畫作間的接觸時間；完成清除後，凝膠則需要降低黏滯力，利於移除凝膠，避免殘留在畫作表面。為了滿足此兩種需求，新型凝膠修復法因而產生，同時聚備凝膠的黏滯性與液體的流動性，並且輕易的在兩者間轉換，是新型凝膠修復法最大的特色。

修復師認為減少凝膠在畫作上的殘留為目前主要的修正方向，因此，針對凝膠的特性進行研究發現，若改變凝膠的環境條件（pH值或溫度），亦會改變凝膠的性質。有別於大分子量的凝膠種類，新型凝膠則是選用小分子量的有機膠體作為凝膠主要的選擇對象，並且無須改變環境溫度就能夠轉換狀態。新型凝膠最大的優勢在於能夠以凝膠狀態清除畫作上的凡尼斯，且尚能以液體的狀態自畫作表面上被清除，此為使用新型凝膠主要的優點。

n  新型凝膠的運作機制

凝膠修復法利用「可逆反應」尋找到凝膠新的化學反應機制，在改變反應物的濃度下輕易的在「凝膠」與「液體」間轉換，藉此修正傳統凝膠易殘留的缺點與兼顧高留滯力的優點，更延伸凝膠修復可使用的範圍（Carretti, Bonini, Dei, Berri, Angelova, Baglioni, & Weiss, 2010）。新型凝膠的化學反應如式[1]所示：

由新型凝膠的可逆反應式中可知，在有機胺類中通入二氧化碳後，利於正反應的進行，會形成氨基甲酸銨（ammonium carbamate）為凝膠狀態，此時凝膠為有機溶劑的載體，由於凝膠的黏滯性較高，停留在畫作上的時間也較長，有利於提升去汙效果。完成汙漬清除後，於凝膠上通以氮氣（N₂），降低二氧化碳（CO₂）的濃度，由於反應物濃度降低，利於逆反應的進行，使得逆反應速率大於正反應速率。因此整體化學反應方向朝左方，使得「凝膠」轉換成「有機胺類」（液態），在清除凝膠時易脫離畫作表面，不損壞油畫。

透過可逆性的凝膠機制設計，掌握化學性質後能夠在凝膠與液體間任意切換，並且保有優點並改進缺點，更靠近修復藝術上的目標。未來，仍可針對凝膠的各種特性進行研究，並且開發更多用於不同情形下的凝膠修復技術，能夠提供給畫作修復師更多且更符合需求的選擇性。

n  課綱核心概念與〈探究和實作〉

12年國民基礎教育重視「科學探究與實作」、「科學本質與科學態度」、及「核心概念」，同時也強調跨學科與跨領域的橫向連結，藉由橫向連結展示知識與技能的廣泛性與關聯性，本文藉由油畫修復說明藝術品的創作、製作、修復都會與科學相關，當我們欣賞一幅畫時，其實可以透過不同的視角去認識藝術品。而在學校教學也不宜太過窄化，宜以生活相關的素材或主題來彰顯科學知識的廣大範疇。

n  參考文獻

威尼斯憲章（1964）. IInd International Congress of Architects and Technicians of Historic Monuments, Venice, Italy.

Carretti, E., Bonini, M., Dei, L., Berrie, B. H., Angelova, L. V., Baglioni, P., & Weiss, R. G. (2010). New frontiers in materials science for art conservation: responsive gels and beyond. Accounts of chemical research, 43(6), 751-760.

Carretti, E., Dei, L., Weiss, R. G., & Baglioni, P. (2008). A new class of gels for the conservation of painted surfaces. Journal of Cultural Heritage, 9(4), 386-393.

Incredible restoration removes 200 years of grime from oil painting in seconds, http://www.telegraph.co.uk/news/2017/11/07/incredible-restoration-removes-200-years-grime-oil-painting/

誌謝

本文感謝行政院科技部提供經費補助，計畫編號為 MOST 105－2511－S－003－031－MY3。