《臺灣化學教育》第四十六期(2022年3月) 目錄 n 主編的話 u 第四十六期主編的話/邱美虹〔HTML|PDF〕 n 本期專題【專題編輯/林震煌】 u 化學與藝術的融合 ∕ 林震煌〔HTML|PDF〕 u 化學與藝術的融合:國寶「康熙臺灣輿圖」實體絹本重建技術 ∕ 陳鴻興〔HTML|PDF〕 u 化學與藝術的融合:金屬版畫的修復研究探討–以楊英風作品為例 ∕ 王瓊霞〔HTML|PDF〕 u 化學與藝術的融合:黏著劑應用於書畫裝裱及修護的再思考 ∕ 許兆宏〔HTML|PDF〕 u 化學與藝術的融合:自然探究實作與美感教育之結合 ∕ 王慶豪〔HTML|PDF〕 u 化學與藝術的融合:藍苒˙藍染的化學世界 ∕ 江慧玉、姚月雲〔HTML|PDF〕 u 化學與藝術的融合:陽明山藍染棒繪具試做說明與紀錄 ∕ 郭雅倢〔HTML|PDF〕 u 化學與藝術的融合:濕壁畫實習記 ∕ 許惠媛〔HTML|PDF〕 n 教學教法/多元教學法【專欄編輯/洪振方】 u 繪本融入自然界永續發展議題提升學生探究之能力 ∕ 李佩蓉、洪振方〔HTML|PDF〕 n 課程教材/化學課程與教材【專欄編輯/鍾曉蘭】 u 竹山高中多元選修: 創意科學志工 ∕ 陳映辛、馮松林、劉融諭〔HTML|PDF〕 n 課程教材/化學課程與教學【專欄編輯/楊水平】 […]
第四十六期 主編的話 邱美虹 國立臺灣師範大學科學教育研究所特聘教授 國際純化學暨應用化學聯合會(IUPAC)執行委員會常務委員 中國化學會(臺灣)教育委員會主任委員 美國國家科學教學研究學會(NARST)前理事長 mhchiu@gapps.ntnu.edu.tw 我自幼追隨薛清茂老師習畫,主攻山水,勾皴擦染點五個基本功法,由近而遠,由濃到淡,在宣紙上每一筆都要思考過再落筆,否則來回的走筆痕跡將毫無保留的呈現在畫面上。早期習作以黑白為主,墨色就成了主角,如何在一支畫筆中展現時而渲染時而毛澀之感,那就非得要對毛筆、紙張、墨條、水量有所掌握,俗稱筆性、紙性、墨性和水性要了然於心,假以時日的反覆練習與心領神會,方能完成一幅堪稱有山有水的畫作。隨繪畫筆觸工法逐漸精熟,在老師的指導下開始使用顏料為畫作上色,藤黃、花青、赭石、石青、胭脂等等都跳上石頭、樹木、花朵、人物、屋舍,突然畫作變得有生氣了,那真是作畫時最愉悅的一刻了。張大千的中西合璧、在具象與虛象之間的遊走,用色大膽、豐富鮮麗,其中使用過的「中國藍」就是出自於一位有化學背景的宋國華先生註,張先生的畫中有些頗具特色的藍便是來自宋先生的花青、石青、石綠等的調和,這些顏料的化學成分含有靛藍(C16H10N2O2)、亞鐵氰化鐵(普魯士蘭,Fe7(CN)18⋅14H2O)、碳酸銅礦〔俗稱藍銅礦,Cu3(CO3)2(OH) 2)〕、水合鹼式碳酸銅〔俗稱孔雀石,Cu2(OH)2CO3〕。為黑與白的國畫添色就如同將一個木偶賦予生命而成為一個真正的男孩(皮諾丘)一般,多令主人雀躍啊! 多年後因孩子們學畫之故,我因緣際會的重拾畫筆但這次學的是西方的油畫和壓克力畫,發現東西方在繪畫上真是大異其趣,油畫由遠而近、由淡到濃,反覆疊加的畫法,與國畫迥然不同。剛開始畫油畫時,老改不掉謹慎下筆的態度,孰不知後續堆疊就可以將不稱職的顏色或是不經心的筆觸蓋過去,如此說法似乎對西畫有所不敬,我學西畫時間不長只能很粗淺的描述心中不成熟的想法,不能在此班門弄斧。兩年前在一個偶然的機會知道化學系林震煌教授在美術系開修復畫作的課程,剛好與我的背景和興趣有關,獲得林教授首肯後便去旁聽了幾堂課,林教授娓娓道來分析化學儀器和原理在修復畫作的應用,如從化學的角度去看修復時的顏料如何正確選擇(是否符合畫作當代就已經發現的顏料),也從藝術的角度去看化學顏料如何融合去展現藝術之美,這門課是個跨界的課程甚是有趣,實在是個值得探索的領域,誰說化學不是就在我們身邊嗎?!這讓我想起多年前學油畫時,油畫老師告訴我,俄羅斯的修復畫作的碩士學位要求學生必須有化學背景才能入學,的確,要修復一幅畫,顏料、紙張等的挑選,以及材料的分析在在都是學問,豈可輕忽兩者之間密不可分的關係。化學與藝術共同譜出一首美妙的圓舞曲! 本期專題為「化學與藝術的融合之旅」,特邀甫從國立臺灣師範大學化學系改為美術學系與化學系合聘的林震煌教授擔任客座主編。本特刊除林教授的導讀外,還有臺灣科技大學陳鴻興以科學方法找出常設展展場之展示照明的合適性,以及數位重建的未來。國立臺灣師範大學美術系的文物保存維護研究發展中心王瓊霞以修復楊英風的金屬版畫「常新」為例說明掌握材質特性的重要性以及修復的要點。故宮國寶裝裱修復師許兆宏撰文介紹黏著劑的耐久性、王慶豪的植物色素萃取與染布課程設計、江慧玉和姚月雲,以及國立臺灣師範大學美術系郭雅倢的藍染、許惠媛的濕壁畫,篇篇都精彩,值得一讀再讀拓展吾人對化學與跨領域的認識。至於常態性文章則有李佩蓉和洪振方透過永續發展為主題的繪本設計傳達節能減碳的探究精神與環保意識。陳映辛、馮松林、劉融諭的做中學,以「竹山高中科學宅急便」科學闖關活動和植物萃取等實驗,提供學生進行探究、實作、到志工服務活動,將所學以科學語言再傳達給其他同學,該課程有助於培養學生科學素養與提升溝通能力。李俊穎因應全球新冠肺炎的疫情而採用遠距線上實驗教學,並於教學前寄送實驗材料包至學員家中,使實驗課仍得以實施,可供教師參考。 註: https://www.taiwan-panorama.com/Articles/Details?Guid=507d31a4-1f01-4058-bed4-48f0c458dc39
化學與藝術的融合 林震煌 國立臺灣師範大學美術系教授、化學系合聘教授 chenglin@ntnu.edu.tw 最近藝文界最熱門的話題莫過於台灣本土第一位雕塑家黃土水與《甘露水》~百年尺度的遺產與見證。1921年黃土水的大理石雕塑《甘露水》入選了日本帝國美術展覽會。在那之後,作品歷經了戰亂、動盪、棄置、封存、追尋…,這次驚艷地又再次展現在世人之前(北師美術館展出中:2021.12.18 -2022.04.24)。這是刻劃一名面容充滿自信的女子,頭微微仰起,姿態挺直,是臺灣第一件女性裸體雕刻創作。精湛的雕刻技巧,使得這尊大理石作品被讚譽為「台灣的維納斯」。主持這次黃土水大理石雕塑修復的森純一教授,他目前是台師大美術系的客座教授。他與黃土水同為東京藝術大學畢業,這一齣學長雕刻、學弟修復的故事也成了一段台、日間的美談。試想在一百年前的那個年代(大正10年),能獲得一塊巨大的、雕刻等級的義大利大理石並不容易。黃土水用的大理石是介於雕刻等級與建築等級之間的大理石。他非常巧妙的將大理石最好質地的部分,用在臉部的雕刻,完成一件等身高的現代大理石雕刻。這大理石雕像經過近半世紀躺在木箱的塵封時間已不如黑白照片中潔白,顏色泛黃並有多處髒汙。森教授修復大理石污漬時,我們經常討論墨漬的成因,例如可能是普魯士藍或鐵膽墨汁造成的影響…等。現代雕像修復除了靠經驗,其實也很仰賴科學,尤其是化學。修復用的素材、藥品也都非常講究。常用的有碳酸氫鈉、碳酸氫銨、氨水、EDTA、甲基纖維素、次氯酸鈉、過氧化氫、環氧樹脂、B72黏著劑…等。最後上蠟、拋光,還有防霉劑的選擇,例如常用的有苯扎氯銨,樣樣都是一門學問。 本期專題為「化學與藝術的融合」,共有七篇文章。內容包括數位科技藝術、版畫、書畫裝裱、顏料與染色及濕壁畫。首先,臺灣博物館典藏之「康熙臺灣輿圖」是描繪17、18世紀臺灣社會文化生活及清初對臺灣地理知識的一個縮影。該圖是臺灣西部由北到南的山川地形、兵備部署與城鄉生活等景觀最早的記載。它可能是在庚子之亂的時候,從北京流出到國外。當時的臺灣總督兒玉源太郎知道以後,設法取回後就放在臺灣總督府的博物館,當作鎮館之寶。台灣光復後,移放到歷史博物館長年展出。2003年原圖送至日本進行修護。費時兩年的時間,於2005年12月完成修護工作,得以更佳的面貌重現於國人眼前。2016年進行數位重建。本期專題特別邀請到了數位重建的計畫主持人台科大陳鴻興教授撰寫專文。文章將介紹影像編輯與影像修復方式,並介紹如何以多圖層架構完成輿圖內整體元素之數位重建工作。內容包含文字、竹叢、樹林、水田、旱田、石城、兵營、草屋、土屋、山脈、河川、人物、牛、馬、犬、兔、鹿與船等元素。此外,文章中將提及如何使用多頻譜LED光源光箱系統,用來重建並模擬臺灣博物館常設展展場之展示照明,並決定出最為適當的色彩重建展示版本。這些數位重建與複製品評價技術,都可能是未來博物館、美術館在展示古地圖、書畫等典藏作品的一項新技術。 X射線螢光分析是一種快速的、非破壞式的測量方法,廣泛用於元素分析和化學分析。特別是在地球化學、法醫學、考古學和藝術品,例如油畫、版畫和壁畫。本期邀請了台師大美術系臺師大文物保存維護研究發展中心王瓊霞撰文,以修復楊英風的金屬版畫「常新」為例,檢測分析該金屬版材質。科學檢測的結果可提供修復人員在進行修復前,掌握材質的特性,以便在進行修復時對移除鏽化物有所判斷與根據。該文將以此案例,探討並介紹修復方針與內容、展示與保存形式。 書畫裝裱是項傳統的工藝技術,而漿糊是裝裱時主要的黏著劑。漿糊會與材質介面有著緊密地接觸,因此被認為是影響書畫保存的重要因素。書畫裝裱用的漿糊跟一般文具紙張用的漿糊是完全不一樣的層次。裝裱必須使用完全無筋的麵粉(又稱澄粉或淀麵)。這是一種從小麥提取澱粉所製成的一種不含麵筋(蛋白質)的麵粉。除了漿糊之外,布海苔及甲基纖維素也是現代書畫修護時會使用的黏著劑。黏著劑的老化程度可由儀器設定溫濕度、紫外光照射時數等環境條件來檢驗。在修護材料及文物的劣化現象上,透過現今科學的分析及實驗,可讓修復師獲得許多知識並指引正確的解決方向。本期邀請了故宮國寶裝裱修復師許兆宏撰文,介紹黏著劑的耐久性,並參酌相關文獻來思考後續的研究方向。 108課綱開始實施迄今已三年,各個學校紛紛開展出屬於自己學校特色的探究與實作課程。本期邀請建中王慶豪老師撰文,介紹教師在課堂如何引導學生進行植物色素萃取與染布。染色的效果會受到染色材料的好壞、媒染劑、染色時的溫度、時間等因素而產生細微的差別。因此每次染色都可以創造出不同的藝術效果。故須設計相關的課程加以引導,讓學生探究的方向能稍微收斂不至於太過發散以減輕實驗室準備藥品器材的壓力。文中介紹了「紫草」、「芡草根」、「紅花」、「蘇木」及「黃梔子」等植物染材料,讓同學學習不同萃取植物染料的技術、探討金屬媒染劑所造成染液變化,並可利用手機辨色應用程式或RGB配色表定義顏色種類的不同,練習以色碼做為描述顏色的工具。 探究與實作改變了高中的實驗教學。學生學習的知識不再侷限於課本內容,而是向外延伸,擴及到更多素養、能力與態度的養成。這樣的訓練之下,可以使學生具備解決問題的能力來面對生活及未來的挑戰。在化學學科領域中,動手做實驗一直是學生最感興趣的部分,尤其是具有「變化」現象的實驗,例如顏色變化或是產生氣體、沉澱、爆鳴聲等,在在都能引起學生熱烈的討論與嘗試。本期邀請北一女江慧玉老師撰文,就以『藍色』為主軸,分述顏料或染料的獲得及製作。同樣在「追藍」系列中,另外邀請了台師大美術系郭雅倢撰文,敘述如何使用陽明山的藍染顏料,製作類似於彩色墨條的繪畫用具:「棒繪具」。在台灣,「棒繪具」常被應用於膠彩創作的打底色層,以及文物保存修復上。由於台灣並沒有生產「棒繪具」,所需品必須自日本購入。日本產的「棒繪具」,藍色系以本藍、美藍、日本發酵藍為常見。其中,陳年日本發酵藍棒最為珍稀而價高。台灣過往曾有輝煌的陽明山藍染歷史文化,若能夠研發出陽明山藍染「棒繪具」,一定可以促進文化的活化,發展具有台灣特有色相之顏料。 文末特別要介紹的是「濕壁畫」。國內最早的「濕壁畫」畫家是師大美術系陳景容名譽教授。他是台灣當代一位極具才華的藝術家,不論在藝術、學術、社會的回饋和奉獻等成就斐然。陳景容教授在師大美術系畢業後赴日留學,畢業於國立東京藝術大學壁畫研究所,因此擅長油畫、素描、版畫、嵌畫、濕壁畫。中正文化中心國家音樂廳壁畫「樂滿人間」就是他的作品。他也是最早引進繪畫正統修復觀念的專家。我本身是理工科背景,在師大化學系任教多年,去年因緣際會跨領域轉聘到師大美術系文物保存科技組。在一次偶遇的機會中,陳教授邀我到他的個人畫室畫畫,於是我就這樣竟然也拿起了畫筆!本期邀請同一畫室的畫友許惠媛撰文,描述我們跟著大師學習「濕壁畫」的過程。 最後,非常感謝邱美虹教授邀請我擔任這一期的客座主編,也非常感謝編輯群的協助。歡迎本期刊讀者的你們,跟我們一起進行一趟化學與藝術的融合之旅!
化學與藝術的融合:國寶 「康熙臺灣輿圖」實體絹本重建技術 陳鴻興 國立臺灣科技大學 光電工程研究所、色彩與照明科技研究所 bridge@mail.ntust.edu.tw n 前言 「康熙臺灣輿圖」是目前已知現存最早的單幅彩繪卷軸臺灣全圖(圖1),繪製於清康熙38至43(1699-1704)年間,全圖絹本設色,是以傳統山水技法繪製,描繪出17、18世紀之際,臺灣西半部從北到南的山川地形、行政兵備部署、道路與城鄉生活等景觀,可說是清初對臺灣地理與社會文化生活的一個縮影。此圖兼具地理圖、兵備圖與風俗圖之功能,被認為國立臺灣博物館最重要的鎮館之寶(國立臺灣博物館,2016),日本的歷史學者伊能嘉矩曾將之譽為「臺灣古圖之最」(翁佳音等,2007)。為了長久保護原輿圖,未來不再受到不適當環境溫度、濕度及光照之影響,以及希望未來能夠得到輿圖最佳展示效果之考量下,本研究預定以多圖層式之數位修復方式進行輿圖修復,並進行高品質之數位噴墨輸出原尺寸複製畫作,可有效提供作為修復、展示與教育研究之用途。目前學術界與博物館界對於「康熙臺灣輿圖」之描繪背景仍缺乏了解,為了解讀康熙臺灣輿圖當時之描繪背景以及臺灣當時之民俗風貌,本研究除了進行輿數位模擬重建之外,並將邀請國內歷史學家與修復專家諮詢及共同參與,廣泛並深入進行康熙時代相關史料之考查查﷽﷽﷽﷽﷽﷽﷽﷽﷽﷽﷽﷽,期望能夠還原300年前臺灣歷史、地理與住民(平埔族與漢民族)社會風俗的原貌。 本研究主要介紹彩色影像處理與照明技術如何應用在博物館典藏品(古地圖)數位修復的一件代表案例,由於時代的快速變遷,博物館數位修復逐漸成為一門跨領域學門,除了美感訓練之外,有關色彩科學、照明科學以及化學專業知識的養成亦不可欠缺,希望能夠藉由本文之介紹,對於年輕學子融合藝術與科學跨領域的視野養成有所幫助。 圖1 「康熙臺灣輿圖」原圖局部:上圖為台灣北部至中部,下圖為台灣中部至南部 (國立臺灣博物館典藏) n 基礎原理 1. 色彩度量學 色彩度量學(Colorimetry)為現代色彩科學的基礎。人類經過漫長的摸索,終於了解色彩的形成需要經過三階段:物理階段、生理階段與心理階段(圖2)。物理階段是指在「物體」、「照明」或「色覺」,可以利用光譜的方式來描述,即在可見光波長範圍(380 nm-780 nm),描述物體的反射或透射特性用光譜反射率或光譜透射率,描述照明光的能量特性用光譜能量分布,描述人眼中三色感色細胞(錐狀細胞)的感色特性用色匹配函數(Color Matching Functions,由國際照明委員會進行標準化定義之)。生理階段是指在人眼外界之色光,進入人眼錐狀細胞進行光電轉化之後,會形成紅色訊號、綠色訊號、藍色訊號等三色訊號,再經由視神經進行傳遞。心理階段是指視神經中的紅、綠、藍三色訊號傳遞進入大腦特定區域之後,會形成色彩之感覺,此色彩之感覺可用色彩三屬性來描述之,即色相(hue)、明度(lightness)、彩度(chroma)。色相是大腦對對象物(物體或光源)感覺之色名,明度是大腦對對象物感覺之明暗程度,彩度是大腦對對象物感覺之鮮豔程度(陳鴻興、陳詩涵,2008)。 圖2 色彩形成原理 (自行繪製) 色彩度量學是研究人的色覺規律、色彩測量理論與技術的科學,它是由國際照明委員會CIE (International Commission on Illumination)所制定。其中,最重要的一個觀念是三刺激值(tristimulus values)。人眼的三個色彩訊號一般我們描述為三刺激值XYZ。一個物體的顏色,其三刺激值的形成,可視為它的物體光譜反射率(如果是透明物體,則描述為物體光譜透射率)、照明光譜分布與色匹配函數(正常人眼中三色感色細胞之感度分布曲線,由國際照明委員會CIE所制定),三者在可見波長範圍內積分作用後所得的面積值。試以圖3的例子來說明;如果有一個藍色物體的光譜反射率(寫作R,例如,藍莓),此物體在光源光譜(寫作P,例如,D65日光)的照射條件下,在兩者先進行作用後,這時我們可當作「白光」照射該物體後,從該物體反射之「藍光」,再進入人眼視網膜上之感色細胞(錐狀細胞)再次進行作用,產生對應之彩色訊號。在計算過程中,我們可以採用光源光譜P與物體光譜反射率R在各個波段進行相乘產生藍光。這束藍光進到人眼的色覺系統後,讓它與三色錐狀感色細胞(CIE色匹配函數)分別再進行相乘,最後所得到的PRX、PRY、PRZ的積分面積值,即分別稱為三刺激值X, Y, Z。以圖3來說明的話,即一個物體具有R的光譜反射率,在具有照明光光譜能量P的光照射下,所產生的色光進到人眼色覺系統的色匹配函數、、作用產生三個色彩訊號量,稱為三刺激值(陳鴻興、陳詩涵,2008)。 圖3 三刺激值形成原理 (陳鴻興、陳詩涵,2008) 2. 色度圖 接下來我們要介紹色彩度量學的另一重要觀念:色度圖,它可以將一個物體(光)的三刺激值資訊進行色度與亮度的分離,如將一個色刺激之三刺激值X, Y, Z,其三刺激總和(X+Y+Z)當作分母,個別元素X, Y當作分子,這樣得到一個新的座標圖稱為CIE xy色度圖。一個顏色如果有它的x, y色度座標值的話(例如,x=0.6, y=0.3),對照色度圖就可以知道這個顏色是什麼色名(例如,紅色),其它顏色都可以以此類推。在CIE xy色度圖上,可以定義幾個常用的名稱;一個叫做光譜軌跡。在光譜軌跡上,長波長到短波長的色相順序為紅–橙–黃–綠–藍–藍紫,如果把可見波長的長波長端(紅色端)與短波長端(藍紫色端)連成一線會產生純紫邊界線。還有一個定義叫做等能量白點,它是X=Y=Z計算成為x=1/3, y=1/3所得到的色度結果。藉由x, y的色度組合,我們可以看到一個物體或色光的色度,再配合上刺激值Y的話,就可以知道該物體或該色光的色度與亮度特徵(圖4)(陳鴻興、陳詩涵,2008)。 […]
化學與藝術的融合:金屬版畫的修復研究探討–以楊英風<常新>作品為例 王瓊霞 國立臺灣師範大學 文物保存維護研究發展中心 chwang@gapps.ntnu.edu.tw n 前言 楊英風的金屬版畫<常新>是國立臺灣師範大學(以下簡稱臺師大)生科系校友洪三和老師的收藏作品之一,因懷抱感念與回饋之心將其歷年珍藏之名家作品贈予母校典藏。臺師大典藏作品是歷年美術系畢業校友與師長的留校之作數量超過三千餘件,為本校重要文化資產和台灣藝術史上最珍貴的脈絡史料。臺師大也是在教育體系中擁有美術系所,與兼具大學美術館及文物保存維護研究發展中心(以下簡稱文保中心)的唯一一所大學。典藏媒材橫跨國畫、書法、油畫、水彩與版畫、設計等繪畫作品為大宗,金屬材質作品甚少,因楊英風大師為臺師大美術系校友,作品修復前已有歲月下損傷,最主要劣化問題產生是因台灣海島型潮濕氣候影響造成本案文物金屬表面全面性的氧化滋生鏽化物,2020年臺師大選件會議決定將本文物優先修復。 此金屬版畫作品修復前經光學攝影檢視劣化現狀外,另使用非破壞性X射線螢光分析(X-ray fluorescence, 以下簡稱XRF)檢測金屬版材質得知主元素為鎳(Ni)、鋁(Al)、鐵(Fe)組成的合金材質,將可提供修復人員進行修復前的材質解析與修復執行移除鏽化物的評估判斷,本文以此案例探討介紹修復方針與內容、展示與保存形式。 n 修復前作品現況 一、楊英風 金屬版畫<常新> (一) 作品簡介 是知名藝術家楊英風(1926~1997)所創作的金屬版畫作品。楊英風大師是台灣宜蘭人,曾先後求學於日本東京美術學校建築系(今東京藝術大學)、北平輔仁大學美術系、臺師大藝術系(美術系前身)。日本求學時期師事朝倉文夫(1883~1964),朝倉在日本素有「現代雕塑之父」及「東洋的羅丹」之美譽,對於楊英風的雕塑、景觀等啟蒙無不有影響,並展現於在楊英風後期作品上,善用現代主義的抽象造型、不鏽鋼材質融入自身東方及宗教的哲學思維創作大型景觀雕塑而聞名(「楊英風」,2022)。 本件金屬版畫作品經查詢後,作品主題構圖同不鏽鋼雕塑<常新>,都為響應1990年聯合國訂定的環保地球日所創作,以循環帶飾圍繞圓球的構圖表達地球的不息運行(楊英風數位美術館,2004)。本件作品的創作年代依據左下方作者的題字落款為1990年3月13日,並於右側闡述作品創作意念,「常新 生命的意義在創造宇宙繼起之生命 生命的延續在平衡萬物自然之生態 我們只有一個地球 請付出熱情與關懷 促使大地常新 生命永不停息」,說明採中、英文對照(見圖1)。製作技法推論應為使用金屬蝕刻(Etching)技法,金屬蝕刻是採取各方式將版面保護遮蔽、裸露,透過酸性化學液進行腐蝕的化學作用,腐蝕效果取決於酸的濃度、溫度變化和時間的長短(林雪卿、鐘有輝,2018),本作品另加工製出主構圖。 圖 1:楊英風 金屬版畫 <常新>,27.6 x 37.3公分,厚度0.1公分 (二) 修復前劣化現況 修復前攝影:針對作品修復前的整體狀況的調查紀錄。進行可見光(正面光、側面光)、非可見光(紅外光與紫外光)攝影與使用非破壞性XRF儀器輔助分析金屬版材質。透過上述不同特殊光源的攝影記錄與非破壞性的檢測,可幫助全面性了解作品材質及損傷的狀態與做出適當性的修復處置判斷(見表1)。 表1:修復作業流程 作品修復前經使用卡紙開窗裝框,背面以紙膠四邊黏貼將三夾板固定在框體。卡紙、三夾板與紙膠(膠帶)都是市面裝裱店家常見與使用的材料,相對於無酸材料更便於取得與價格便宜。這些材料會逐漸隨著時間容易酸化變色,容易促使有機文物(紙質、織品等)發黃長斑,外加台灣多雨潮濕氣候環境影響,文物常受發黴、黃化及滋生褐斑等問題所擾。本案經評估相關修復前檢視資料後判斷本次為初次修復先前應無修復過,從外框背面紙膠早已發黃劣化與無遭撕開等跡象推論,作品經裝框後就一直維持在框內,詳見以下圖2~3說明。 圖 2:作品修復前為卡紙開窗裝框,背板是用酸性三夾板並以紙膠黏貼固定於框體上 圖 3:作品從外框分離後,可見在作品背面四邊使用透明膠帶黏貼固定在卡紙上 從作品與外框取出後可看出裝裱結構是將卡紙開窗露出畫面,背面則使用四條卡紙圍繞作品四邊再使用透明膠帶黏貼在文物四邊與卡條固定(圖3)。經檢視後文物最大劣化問題是背面有大量附著物,更進一步採取顯微近照攝影判斷應該是金屬版長期處於溼度過高環境,金屬表層氧化腐鏽生成氧化衍生物(圖4)。另因卡紙正、反面皆有明顯肉眼可見的褐斑與經紫外光檢視有螢光現象也是卡紙有長期受潮導致發黴的狀況(圖5)。 圖 4:金屬版背面經側面光檢視,有全面性的未知附著物。經實體顯微近拍觀測應為金屬版氧化腐鏽衍生物。 圖5:在紫外光365nm檢視,卡紙上褐斑有螢光現象應是長期處於溼度過高環境致使發黴的狀況 執行修復前須釐清金屬版畫的基底是何種材質組成,才能知曉如何進行移除表面氧化衍生物,可藉由XRF分析儀檢測被測物的元素組成(具有定性與半定量功能)、無須破壞文物取樣分析。針對金屬版畫的分析處如圖6(右圖)所標示有三個區域。XRF檢測分析得知金屬底板(檢測點1)組成主元素為鎳Ni、鋁Al、鐵Fe,次要元素為銅Cu、鎵Ga,微量元素為鈦Ti。檢測點2的主要組素幾乎相同於底板,不過鎳Ni的向量更高。檢測點3主要以鎳Ni、鐵Fe為主,次要元素為鈷Co,微量元素為錫Sn、鋅Zn。 圖 6:運用手持式非破壞性XRF分析儀器檢測金屬版材質。檢測點1-金屬底板銀灰色、檢測點2-主題構圖內的亮灰色、檢測點–主題構圖內鐵灰色 圖 […]
化學與藝術的融合:黏著劑應用於書畫裝裱及修護的再思考 許兆宏 國立故宮博物院登錄保存處助理研究員 ed11261857@npm.gov.tw n 前言 「裝裱」(Mounting)這項傳統的工藝技術是讓書畫得以長久保存的一項原因,這項工藝有著繁瑣的製作程序,而「漿糊」是製作時不可缺少的黏著劑。目前有研究認為,在漿糊中添加其他輔助材料使其pH值維持弱鹼性會有助於書畫更為長久地保存。 除了漿糊之外,布海苔(Funori)及甲基纖維素(Methyl cellulous,簡稱MC)是書畫修護步驟「表面暫時性加固」可供選擇的黏著劑(Adhesive),這三種黏著劑成份相異,目前可藉由儀器設定溫濕度、UV光照時數等老化條件來實驗三種黏著劑在耐久性的程度變化,也已有部分的研究成果。 透過現今科學的分析、實驗可讓修復師獲多許多文物劣化的知識,並指引正確的修護解決方向,然而實驗結果的建議是否執行最後仍需由文物修復師結合自身的實務經驗審慎決定。本文試由探討黏著劑耐久性的相關文獻來思考後續的研究方向。 n 書畫裝裱與黏著劑的關係 書畫是東方藝術中相當重要的類別,古人認為保存歷代的珍稀書畫與「裝裱」密不可分。簡單地說「裝裱」是將綾、絹、紙等各材料組裝於作品上,不僅視覺上能美化作品,也能將作品製成為軸、卷、冊等型式因而給予良好的保護,所以古書畫才能歷經百年依然存在於世人眼前(見圖1)。 圖1:清 王原祁山村雨景圖 掛軸 (國立故宮博物院藏) 而綾絹原料為蠶絲,紙張則為植物纖維,要將這兩種截然不同的材質得以相連,自古便是使用「漿糊」。漿糊是裝裱工藝主要的黏著劑,在一般的書畫修補或修護作業來說,材質翹起時的回填壓平、缺損處的填補、劣化材質的強度加固……等,都是漿糊足以應用的範圍;另外,當材質收縮不平時可在背面黏覆一層紙張使其平挺,這樣重要的工序及技法在裝裱中會慣以「托」或「覆」稱呼,而主要的托覆作業則含括: 一、小托(Initial lining): 貼覆一層柔軟的手工紙張於作品的背層(見圖2)。「小托」可以提升其作品的材質強度使保存上更為穩定,而手工紙張的品質與作品日後的保存優劣有著一定的關係,因此將紙張俗稱為「命紙」。 圖2:將紙張小托於畫作背層 二、托綾絹(Mounting fabric) 綾、絹是用於裝飾作品的蠶絲布料,素色帶有紋地稱為「綾」、若無紋地則為「絹」。由於綾或絹相當柔軟輕薄、具伸張性,得在其背層以漿糊貼覆一層手工紙張成為「裱綾」或「裱絹」。乾燥之後便可按各裝裱型式的製作比例,將托裱好的綾絹裁切得以鑲黏於作品上(見圖3)。 圖3:依裝裱型式將鑲黏裱綾於作品上 三、加托及覆褙(Subsidiary lining & Final lining) 「加托」是介於小托及覆褙間,對於破損或劣化較為嚴重的書畫可補足小托紙的強度並延緩書畫酸化。「覆褙」則是最後一道的托裱程序,在裱綾絹鑲黏完成的作品背層再貼覆一層紙張讓各材質的組成更趨穩定、平挺。這兩項工序與裝裱後書畫是否柔軟易於卷收的品質有關(見圖4)。 圖4:裱綾絹鑲黏完成後進行覆褙作業 n 相關實驗成果 漿糊的製成原料為小麥澱粉(Wheat starch,為去筋麵粉或俗稱澄粉),除此之外古籍中各家在製糊時另外會加入其他輔助材料,例如花椒、白芨、明礬、乳香…等,藉由中草藥來防蟲、防腐或增加黏性。透過現今PDA培養基的食品生物檢測技術,實驗得出明礬、百部、花椒的確有不同程度的抑菌效果,說明輔助材料的添加確實可使漿糊的保存性更為優越(劉舜強等,2009)。但明礬中所含的硫酸鋁(Al2(SO4)3)在過量摻入下可能造成書畫紙張的纖維酸化、添加花椒則會讓紙張的白度下降。然而,在現代化學原料問世下前述問題並非不可解決,目前研究可於漿糊中添入奈米氧化鋅(ZnO),不僅可吸收紫外線且具備防霉的保久效果(王吉榮等,2008);另外,添入碳酸鈣(CaCO3)或碳酸鎂 (MgCO3)於漿糊中也能防止酸化,不僅皆可維持漿糊的白度亦能維持pH值的弱鹼性,成為書畫材質保存的有利條件。 但這樣的建議在實務上仍有幾點層面探討,在《長物志》〈法糊〉描述「用瓦盆盛水以麵一斤摻水上任其浮沉,夏五日冬十日,以臭為度」(文震亨,2010),指出製糊前應先將麵粉泡於水中數日使其腐敗;鄰國日本則是將製成的漿糊存入甕中發酵,此時漿糊表面會滋生大量的微生物,經由清除、換水存放約三至十年,霉菌的生長會逐漸減緩成為「古糊」(見圖5)。經分析古糊含有多種的有機酸,雖然漿糊pH值呈現酸性,但使用時經由稀釋、攪拌會讓古糊的酸性減弱,這樣帶有弱酸的條件同樣地讓微生物不易滋長得以保存書畫;此外古糊的黏性相當低,在使用後能讓書畫具備舒卷性,至今日本裝裱仍遵循如此的古法技術。 圖5:古糊製作 (取自〈古糊って〉http://www8.plala.or.jp/housendo/furunori.htm) 另外黏著劑的「耐久性」,應著重探討黏著劑老化後對於媒材或色彩的影響性,影響類型可能造成紙絹表面有褐斑、黃化、脆化……或是顏料變色等,而非單指漿糊防霉的保存角度,兩者在探討保存的方向上仍不盡相同。對此問題,夏滄琪曾實驗將故宮裱畫漿糊塗布於兩款書畫用紙(玉版宣及雁皮宣)後,以高溫高濕(85℃、RH>95%)、高溫低濕(105℃、RH<2%)及UV光照等環境條件進行500小時的加速劣化,實驗後得到兩樣本在紙張變色的顯著程度上濕熱會大於乾熱之條件,但在光照老化下玉版宣的白度不減反升而雁皮宣則明顯下降(夏滄琪,1997)。對於玉版宣的白度上升的原因文中未有解釋,但由數據中可整體發現玉版宣不論在乾熱、濕熱及UV老化條件下皆較雁皮宣來得穩定,顯示影響兩樣本耐久性程度的差異並非漿糊,而可能是自身紙張材質或是造紙方式的不同所造成。 […]
化學與藝術的融合:自然探究實作與美感教育之結合 王慶豪 臺北市立建國高級中學 chwang2@gl.ck.tp.edu.tw 前言 108課綱開始實施迄今已正式邁入第三年,各個學校紛紛開展出具有學校特色的探究與實作課程。本校(臺北市立建國高級中學,以下簡稱建中)於108課綱開始之初,即於高一開設自然科探究與實作課程,目前探究與實作課程分為物理地科組和化學生物組(以下簡稱化生組)。化生組課程基本上分為三大部分,1.基礎科學能力的訓練,2.培養科學探究能力與3.獨立科學探究。因考量課程開設於高一,許多學生剛脫離國中階段,科學研究之相關能力尚未成熟,所以課程內容的安排均儘量不予涉及太艱難的化學生物概念,以培養學生思考能力,發現及解決問題的能力及溝通協調能力為教學目標。因此在第一階段(四週共8小時)的基礎科學能力訓練時,以國中課程最基礎的「水的密度測量」與「食鹽水密度測量與濃度分析」為序曲,利用量筒與三樑天平為工具,訓練學生測量技巧、數據蒐集整理,圖表繪製呈現與實驗結果分析的能力。而第二階段(四週共8小時)的培養科學探究能力授課內容,則須參採第三階段(四週共8小時)獨立科學探究活動主題來決定授課的內容。 建中探究與實作化生組教師群是一個非常瘋狂的團隊,因為每學期獨立科學探究的主題均不相同,所設計出的教學活動亦不相同。從108年至今三年時間,我們已發展出六個可獨立授課的探究教學主題[1],甚至於在110年春天新冠肺炎疫情嚴峻時期,我們依然可以讓學生在家完成獨立科學研究,並於期末時進行線上發表會,與各班的同學相互切磋琢磨。這三年來我們在設定獨立科學探究的主題均有共同的一個理念—「家裡的廚房即是每個學生的科學實驗室」,我們覺得學生的科學觀察與科學的實驗活動不應被環境、器材設備所侷限,應隨時都具有「科學腦」及「科學眼」,以科學家的角度看這個世界,並運用身邊隨手可得的材料來進行科學研究,養成可獨立解決問題且樂於面對問題挑戰的態度與習慣,並將實驗數據實驗結果彙整成系統性的資料,藉由良好的口語表達能力將實驗結果簡單明瞭的以各種形式發表。 在此以110學年度第一學期獨立科學探究的主題「植物色素的萃取與植物染布技術的應用」為例,期待學生可以藉由植物色素萃取、植物色素染布的過程中,學會染布的技法,體會科學與生活藝術結合的「美學」之外,亦可從中學習相關科學知識。 110學年度建國中學自然探究與實作化生組課程教師團隊名單如下:實驗研究組張均瑋組長、生活科技科溫敬和老師、化學科曹淇峰老師、化學科楊傑超老師、化學科譚利亞老師、化學科王慶豪老師、化學科楊蓉老師、化學科陳佳琪老師、化學科胡子寧老師、生物科林聰慧老師、生物科黃慧茹老師、生物科林郁婷老師、生物科朱信翰老師。 自然科探究與實作化生組於課程設計上的教學目標為1.培養學生思考探究(發現問題、規劃研究、論證建模、表達分享)的能力、2.培養學生規劃實作(製作實驗器材、觀察與測量、蒐集記錄實驗數據、分析實驗數據)的能力、3.培養學生聆聽與科學思辨的能力。而課程安排上除先前所提及基礎科學能力訓練之外,將第二階段培養科學探究能力與第三階段獨立科學探究活動闡述如後。另外課程中學生表現的評量方式採學生自評、同儕互評及教師評量三個不同面向的評量方式,其評分規準(如圖1所示)於學生期中報告前利用網路平台公告,讓學生準備報告內容時可以參考修正自己的報告內容。 圖1:建中自然科探究與實作(化生組)口頭報告評量向度規準與說明 培養科學探究能力課程與期中報告 教師引導學生學習獨立科學探究所需的技能 (一) 教師課堂引導 考量學生均未有植物色素萃取與染布的經驗,故教師須設計相關的引導式的實驗課程活動,讓學生探究的方向能稍微收斂不至於太過發散以減輕實驗室準備藥品器材的壓力。引導式的實驗課程與食譜式實驗課程不同的特點為團隊老師針對引導課程中預計要讓學生學習染布的實驗先錄製實驗操作的影片,將影片剪輯後上傳網路讓學生可以課前預習,如圖2所示。錄製的影片的目的除了要避免食譜式實驗的操作步驟外,藉由老師親自示範操作,且利用影片將操作細節呈現出來,可訓練學生觀察、模仿及反思的能力,亦有「師徒制」、「手把手親自教學」的意涵。學生看完影片之後需將所看到所學習到的實驗操作步驟自己整理出來,做為上課自己操作實驗的依準。雖然看起來是統一制式的實驗步驟,但會因為學生看影片所理解的程度或方向不同,而呈現出不同的實驗結果,學生亦會利用各組間實驗結果的差異,反思探討其原因,並可做為期中報告規劃自主探究活動實驗變因的參考。倘若讀者對本校所發展之教學影片有興趣,可與筆者直接聯繫。 培養科學探究能力教學實驗共安排三週六堂課,以「紫草」、「芡草根」、「紅花」、「蘇木」及「黃梔子」為示範植物染材料,學習不同萃取植物染料的技術、金屬媒染劑所造成染液變化(如圖3所示)。並可利用手機辨色應用程式或RGB配色表定義顏色種類的不同,練習以色碼做為描述顏色的工具,如圖5所示。 圖2:教師們示範植物染布技術所錄製之教學影片 圖3:蘇木萃取液與不同媒染劑混合所呈現之測試結果。 由左而右分別為蘇木萃取水溶液與各金屬離子混合後顏色變化。 ①1%硫酸鐵水溶液混合液、②1%硫酸銅水溶液混合液、③1%明礬水溶液混合、④飽和石灰水混合液、⑤蘇木萃取水溶液(不含任何金屬離子) 圖4:探究與實作教師上課之部分投影片教材 (二)學生課堂產出 此段課程活動為學生嘗試學習獨立科學探究活動技術的階段,所以教師在課堂上僅要求學生以小塊的胚布試染(如圖6所示)與分析實驗結果,並於下課前將實驗結果整理於實驗報告中並且以口述的方式將實驗結果向課堂老師說明,利用此教學方法協助修正學生口語表達上很多太過口語化的科學語言及慢慢訓練學生口說能力,當學生向老師說明時,老師也會毫不留情的提問並且希望學生能給予立即性的答覆。以老師的觀點而言,我們並不是要抹滅學生努力做出來的成果,我們希望藉由老師們的提問讓學生瞭解自己觀察疏漏之處,自己思考未盡完善之處,其實也是在藉由親身的示範教導學生問問題的技巧及方法。利用平常與學生經常性的對話、思考上碰撞產生的火花,來讓學生發現獨立科學探究主題中,可做為研究主題的內容及方向。於期中報告時,老師們即可感受到立即性的回饋,學生對於同儕的報告內容更會深入的思考,踴躍的提問,及更願意發表說明自己的看法與想法。 圖5:學生使用手機找到的商用印刷配色表,比較蘇木水溶液與蘇木染布後所呈現的顏色差異。 圖6:學生處理植物萃取液與檢視染布成果。 (三)學生規劃獨立科學探究活動 經過三週的培養科學探究能力的課程活動後,教師要求小組學生共同規劃後續四週獨立科學探究活動(期中報告),並將獨立科學探究活動設計成簡報形式(如圖7所示),於課堂上發表,在分享交流中學會表達溝通,甚至反思自己探究主題或所設計的研究規劃是否有可以再修正改善的地方。課程中我們會要求學生上台報告前必須完成5分鐘預講報告影片,經過預錄影片的作業訓練後,學生對於自己報告的內容掌握度更高,也更加熟練,更加有自信。 圖7:期中報告說明及注意事項 獨立科學探究課程與期末報告 學生規劃獨立科學探究活動 (一)獨立科學探究活動 獨立科學探究活動安排四週8堂課程,但除了在校課堂上的8小時外,大多學生都必須利用在家的時間,不斷嘗試實驗,希望能獲得完整的實驗證據與更完美的成品。教師於學生獨立科學探究活動期間,會要求不可重複課堂中老師所教授的染布材料及方法,必須利用老師所教授的染布技術,去開發出數種染布的材料及不同的實驗方法,期末報告時要將實驗方法、探究的變因控制、實驗條件與實驗設計、實驗數據與實驗結論、及最完美的成品以海報的展示方式呈現。且要求學生能利用實驗材料與社笨必須以生活中隨手可得的用品為主,必須考量「綠色化學」的觀點,最好是以菜市場中可取得的生鮮食材為實驗的材料,絕不可使用現成化學藥品、毒性化學物質。至於器材方面,我們亦要求學生能自己設計屬於自己的實驗器材來完成獨立探究活動,不可以使用制式的實驗器材。於此階段學生常會碰到非常多的挫折與困難,也會發現看似簡單的研究主題,卻不是想像中的那般容易。探究過程中教師會提醒學生,染布看似簡單,但需注意一些細節與需瞭解其背後所代表的科學意義,例如: 1.需採取什麼材料或器材才能萃取出植物本身的萃取液? 2.萃取出來的植物色素染液如何與布料纖維結合? 3.如何讓染布效果更明顯?是否需要用媒染劑,以達到染色的目的? 學生在此階段才能慢慢的體會染布過程中所應用的化學原理,並且瞭解到簡單的實驗操作過程中所代表的科學意義。學生常在下課後感嘆的說:「這週又失敗徒勞無功了,這塊布待會洗一洗曬乾,下星期還可以再次使用。」由此可知染布似乎不是一件容易的課題。實驗過程如圖7所示。不過我們會覺得獨立科學探究活動的階段,為學生創意發會的主舞台,能讓學生發揮就儘量讓學生自己發揮,訓練學生自己設法解決所碰到的問題。但畢竟學生能力有限,老師們在此階段中除了協助學生完成實驗外,亦需要適時的收斂學生天馬行空的想像與想法,帶學生踏實的完成主題任務。於教學活動中常可看到學生創意的發想,並且藉由日常生活中所取得的材料將自己的創意實踐出來,愈接近期末成果發表,學生會愈有自信,愈有成就感。期末學生普遍的心得回饋為「化生組的探究與實作真的很難,工作份量之多也真的很累,但會是他們學習生涯中最有收穫及最有成就感的一堂課」。 左上:以紅蔥頭與辣椒為材料的植物染 中上:以紅、黃、綠三色彩椒為材料的植物染 右上:以檳榔與洛神花為材料的植物染 左下:以茄子為材料的植物染 右下:以火龍果為材料的植物染 圖7:學生利用蔬果及植物進行染布科學探究活動。 […]
化學與藝術的融合:藍苒˙藍染的化學世界 江慧玉1、姚月雲2 臺北市立第一女子高級中學化學教師 1 hychiang@gapps.fg.tp.edu.tw、2yyyao@gapps.fg.tp.edu.tw ■ 前言 108課綱的多元課程導向,學生學習的知識不再侷限於課本內容,向外延伸擴及的是更多素養、能力與態度的養成,使學生具備解決問題的能力來面對生活及未來的挑戰。在化學學科領域中,動手做實驗一直是學生最感興趣的部分,尤其是具有「變化」現象的實驗,例如顏色變化或是產生氣體、沉澱、爆鳴聲等,在在都能引起學生熱烈的討論與嘗試。在95、99課綱時代,我們曾以「Color CHEM」為主題,規劃一系列操作課程,學生在每一個具有顏色變化的反應中獲得驚喜、習得認知,這樣的課程也逐漸衍伸、融入在現今的各式多元課程中,如探究與實作、多元選修、微課程等。本校高一多元選修「綠野仙蹤-綠色化學百寶變與創意小論文設計」,在周芳妃老師的指導下,每位學生都會展現出她們「藍印術」的絕美作品(如圖1),這個結合藝術與化學的實作實驗,是一項跨科跨領域的經典展現(快速有效的藍印術方法可參閱周芳妃等(2016))! 圖1 學生藍印術作品(圖片由周芳妃師提供) 藍印術中攫取目光的普魯士藍引發我們產生許多聯想:「無機顏料與有機染料有何差別?」、「顏料最早是從何處獲得?」、「天然的有機染料與合成的差異」…。在學期中邀請到跨科跨領域的臺灣師範大學化學系與美術系合聘教授—林震煌老師,講授一系列顏料的來源、製作及分類,並介紹運用化學技術如何修復文物,精彩的內容讓參與的數理科、文史科及美術科的教師嘖嘖稱奇、獲益良多。從教授介紹的內容啟發我們許多實驗概念與設計的想法,本文就以「藍色」為主軸,分述無機顏料普魯士藍和有機顏料靛藍的獲得及製作。 ■ 藍染的歷史與技術 早期的顏料多是從天然礦石取得。公元6世紀末,藍色顏料主要是從青金石(Lazurite意為藍色;化學式為(Na,Ca)8[(S,Cl,SO4,OH)2|(Al6Si6O24)])而來。運用研磨方式製成粉末後,再加入調和油即可作為藍色顏料(圖2)。由於此礦物的顏色深沉有如皇家氣質般的底蘊,被視作與黃金一般珍貴,且地殼中青金石的蘊藏量稀少,因此價格水漲船高。有鑒於此,化學合成顏料(如普魯士藍)與天然有機顏料(如靛藍)因此應運發展。普魯士藍(Prussian blue又名 Berlin blue 或 Paris blue;化學式為Fe4[Fe(CN)6]3)是最早發展出的合成染料(圖3),西元1704年,科學家混合草木灰與牛血欲製造出紅色顏料,卻意外獲得這個藍色的物質,現今的化學製備法則是多使用溶膠分散法,且運用於繪畫方面。 圖2天然礦物藍色顏料(林震煌,2021) 圖3 普魯士藍(Prussian_blue) (圖片引自https://en.wikipedia.org/wiki/Prussian_blue) ■ 藍印術創作 在108課綱的配位化學課程中,介紹到普魯士藍的生成反應及其性質。在這個課程領域可安排學生操作草酸鐵鉀晶體生成的實驗,並進一步利用培養出的晶體以反應生成普魯士藍,施作「藍印術」的應用創作。此實驗流程方法如下: 將莫耳數比為3:1的K2C2O4(aq)與FeCl3(aq)均勻混合在燒杯中,再置入暗室避免照光,約15~20分鐘後取出,可觀察到瓶內有綠色晶體生成(圖4)。此實驗原理是以鐵離子為中心金屬離子、草酸根作為配位基,兩者反應形成六配位的八面體錯合物,如反應式1及圖5。 Fe3+(aq)+3C2O42-(aq)→ [Fe(C2O4)3]3-(aq) (1) 圖4 草酸鐵鉀晶體 圖5 [Fe(C2O4)3]3-結構 反應所生成的草酸鐵鉀具有高度光敏性;文獻(Pozdnyakov et. al., 2008)指出:科學家藉由光譜與奈秒閃光光解技術(nanosecond flash photolysis),確認[Fe(C2O4)3]3-的光化學分解過程,其反應式如式(2)。草酸鐵錯離子[Fe(C2O4)3]3-在照光下會經由內部電子轉移,從結構中其一的配位基C2O42-轉移1個電子至Fe3+,形成初級自由基錯合物[Fe(C2O4)2(C2O4+•)]3-,同時將中心金屬Fe3+還原成亞鐵離子Fe2+,在此過程中亦會產生CO2-•及C2O4-•等自由基,因其產率僅[Fe(C2O4)3]3-光分解量的6%,故可忽略之。這個分子內電子轉移形成的自由基錯合物[Fe(C2O4)2(C2O4+•)]3-分解產生CO2-•自由基,由於CO2-•(aq)是個強還原劑(E0(CO2/ CO2-•)=-2.0V),藉由擴散途徑與[Fe(C2O4)3]3-作用並還原Fe3+離子,此光分解過程之反應機構如下所示。 [Fe(C2O4)3]3-(aq)[Fe(C2O4)2(C2O4+•)]3-(aq) [Fe(C2O4)2(C2O4+•)]3-(aq) →Fe2+(aq)+2C2O42-(aq)+ CO2-•(aq)+CO2(aq) CO2-•(aq)+[Fe(C2O4)3]3-(aq) → […]
化學與藝術的融合:陽明山藍染棒繪具試做說明與紀錄 郭雅倢 國立臺灣師範大學 donkeyyxx12033@gmail.com n 前言 棒繪具(棒絵具)是類似於彩色墨條的繪畫用具,將天然色粉與動物膠結合揉製成棒狀(東京藝術大学大学院文化財保存学日本画研究室,2014),使用時以水磨開即可。在臺灣,棒繪具被應用於繪畫創作,以及文物保存修復。並由於臺灣自身並沒有生產棒繪具,必須自日本購入,而日本產的棒繪具中,藍色系以本藍、美藍、日本發酵藍為常見。其中,陳年日本發酵藍棒最為珍稀而價高。 臺灣過往曾有陽明山藍染歷史文化,一方面,若能夠研發出陽明山藍染棒繪具,除能促進文化的活化,發展具有臺灣特有色相之顏料、積累更豐富的藝文成果之外,亦可能能夠降低棒繪具取得的成本與困難,因此有了陽明山藍染棒繪具試做的起心動念(見圖1)。 圖 1 試做第零號的色票試塗(左)與日本產發酵藍(右)進行對照 n 第一次試做 以墨條的製作原理為參考:墨條是以顆粒極細的煙灰為色粉,混入動物膠後經過一段時間的機械或者人工揉製,使粒子與膠充分結合並且排出空氣後,揉成棒、入模具、自然乾燥。因此,藍棒第一次試做亦是將乾燥的藍泥塊以乳缽磨細後加入動物膠揉製而成。 一、步驟 (一) 將藍泥倒入大盤中乾燥(見圖2)。 (二) 乾燥後的藍泥塊以乳缽磨成粉末。 (三) 將藍泥粉末加動物膠充分揉製、混合(見圖3)。 (四) 塑形、乾燥。 (五) 試塗。 圖2 將藍泥倒入大盤中乾燥 圖3 將藍泥粉末加動物膠充分揉製、混合 二、問題發現 (一) 磨出的顏料顆粒太大,粒子感強烈(見圖4),不易均勻上色(見圖5)。 (二) 膠過重可能造成研磨時不易發色。 (三) 棒身不夠緊實或者太脆,容易斷裂。 圖4 磨出的顏料可明顯看見顆粒 圖5 可見明顯顆粒、無法均勻塗佈,顯色不佳 n 第二次試做 在第一次試做後,得出了後續試做中必須改善的要點,本文接下來會先針對粒子感強烈部分進行試做。 關於顏料顆粒太大問題的解決,首先聯想到礦物顏料製作時將顆粒粗細分層的「水飛法」。水飛法指的是將研磨後的顏料顆粒加入水中攪拌均勻後靜置沉澱,每隔一段時間將上層混雜著較細而尚未沉澱的水倒出、另外再次靜置沉澱,漸次得出顆粒大小不同的礦物顏料色粉。 第二次試做將藍塊以乳缽磨碎後加入水中攪拌,並且分別製作了靜置20分鐘、1小時、1天、1週的版本。 一、步驟 (一) 將乾燥後的藍泥塊以乳缽磨成粉末。 (二) 將粉末與水混合後靜置沉澱,20分鐘後將上層倒至其他容器中繼續沉澱,底部沉澱部分靜置乾燥。 (三) 重複步驟二得出靜置20分鐘、1小時、1天、1週的版本。20分鐘顆粒最粗、1週最細、量最少。 […]
化學與藝術的融合:濕壁畫實習記 許惠媛 國立台北藝術大學 美術學系碩士在職專班二年級學生 hsu.huiyuan@gmail.com ■前言 「濕壁畫」(Fresco)原意為「新鮮而未乾的」;即是將礦物顏料加水之後,直接塗畫在潮濕未乾的灰泥牆上,灰泥吸收了顏料自然乾燥後凝固而使畫面能長期保存。這項繪畫技法在文藝復興時期流行義大利,最廣為人知的代表作有達文西(Leonardo da Vinci 1452-1519)繪於米蘭恩寵聖母堂(Santa Maria delle Grazie in Milan)的《最後的晚餐》(The Last Supper 700cm x 880cm 1494-1498),以及米開蘭基羅(Michelangelo di Lodovico Buonarroti Simoni 1475-1564)繪於梵蒂岡西斯汀禮拜堂(Sistine Chapel Ceiling)的《創世紀》(The Creation of Adam 1400x 3850cm 1508-1512)。濕壁畫的技法是十分困難且容易失敗,但是這種自然天成的融合,卻也能產生出夢幻柔美的色調,彷彿此畫只在天上有的空靈特色。不過,到了十六世紀以後,濕壁畫逐漸式微,主要是因為油彩與帆布提供了畫家們更高的便利性以及油畫作品的多用途性。以台灣目前的狀況,能夠教授濕壁畫的學院派老師已經屈指可數了,而師大退休高齡近九十的榮譽教授陳景容老師(1934~)更是首要國寶級的大師。 ■濕壁畫實習日記 陳景容老師在一九六七年獲得東京藝術大學壁畫研究所碩士學位,隨即回國任教於國立藝專、中國文化學院,並於一九七二年起回到母校師大美術系任教直到退休之後仍被師大聘為榮譽教授,可說是桃李滿天下。陳老師以現在的高齡仍然每天從不間斷的繪畫,在他的畫室更是每星期都會有幾次的人體素描讓有興趣的學生過來素描,他常說「素描是一切繪畫的基礎。」筆者有幸與三兩同學每周在陳老師的畫室畫素描,陳老師每次的素描中段習慣會做短暫的休息喝下午茶,有時他心血來潮會跟我們講述他過去的一些有趣的小故事,我們總是聽得津津有味。 最值得一提的是有一天聽老師講述一九八七年他接受委任為中正紀念園區內的國家音樂廳製作台灣第一幅濕壁畫《樂滿人間》(220 x 940 cm)的事蹟。 我們聽了更加對老師升起無限的景仰。 他可能那天心情特好,忽然開口跟我們在場的幾位同學說,「你們想學濕壁畫我可以教你們!」我們幾位聽了立即連連點頭,有股想跪下跟大師拜謝的衝動。 跟大師學習濕壁畫這件事情就這樣發生了! 首先的準備工作,老師要我們先將畫室一樓廊前的石英砂洗乾淨,挑去雜質後晾乾備用。 他告訴我們: 「濕壁畫用的石英砂要採河流的中段沙,因為上游的沙顆粒太大,下游近海所以沙比較會含有鹽分,石英沙的直徑要挑選在0.55mm~0.65mm之間。」 我們三位學生乖乖地按照老師的指示分頭行事:清洗砂石、拿我們要畫的畫稿去附近的影印店影印。老師特別交代他將素描稿以一比一的比例放大影印兩張,一張黑白、一張彩色。 清洗完了砂石,接著將放在圍牆旁整桶泡水的熟石灰挖出所需的份量,用很細的篩網先篩過備用。老師告訴我們,「這桶子裏面裝的是煅燒後的牡蠣殼粉,這粉要泡水一年以上就會變成熟石灰。「養石灰: 【煅燒後的牡蠣殼粉(碳酸鈣)+水=氫氧化鈣】+一年多以後=熟石灰(石灰乳Calcium hydroxide, Ca(OH)2) ,以石灰乳來做畫,乾了後又會變回碳酸鈣(硬化)。」 陳老師接著又說: […]