兵馬俑擺件是什麼材料做的（兵馬俑上的多用途功能複合材料）

2023-10-18 10:30:51 2

■重慶大學陳誠張育新

兵馬俑丁力/供圖

據陝視新聞報導，西北大學文化遺產學院與秦陵博物院合作，在國際權威期刊《科技考古》（Archaeometry）上發表了最新的研究成果。研究人員在秦兵馬俑上新發現了一種多用途的複合材料，這種材料被廣泛用於兵馬俑製作中的填補、粘接、抹平等工藝中。

複合材料是由兩種以上不同性質的材料組分優化組合而成的新材料，其不僅能保持各組分材料原本的優點，還能將不同組分材料的優勢進行互補，從而提高其綜合性能。功能複合材料是指除機械性能以外而提供其他物理性能的複合材料。在複合材料科學研究領域，重慶大學重點在生物複合材料、硅藻土基複合材料、金屬基複合材料等方面的理論和技術進行研究。關於複合材料，我國古代就曾將石灰砂漿作為建築材料應用於建築中，在現代材料界，複合材料已然成為熱點話題。兵馬俑上新發現的多用途功能複合材料向我們展示著中國古人的智慧，也為我們提供了可借鑑之處。

兵馬俑是秦始皇陵陪葬體系的重要組成部分，凝聚了秦朝工匠的智慧。秦朝對於器物建築等的製造實行「物勒工名，以考其誠」的制度，工匠需要在所造之物上刻上姓名以備查驗。一號坑曾發現有一兵馬俑分別在其頸部、左臂和腳踏板上都刻有不同的姓名，可以推測兵馬俑可能是按部位流水線式製作的，而這些分開的部位如何連接黏合，兵馬俑上新發現的這種複合材料或許可以為我們揭開答案。

研究人員表示，這一材料呈青灰色，在兵馬俑戰士頸部和頭部、手臂和身體、袖子和手掌、袖子內側，馬的頭部和頸部、四肢和蹄子等處均有發現，從發現這些材料的部位可以推斷，該複合材料可能用於兵馬俑不同部位的黏結。為分析該複合材料的確切成分，研究人員使用了X射線螢光光譜儀（XRF）、X射線衍射光譜儀（XRD）、偏振顯微鏡（PLM）、PETROG數字步進臺和軟體及氣相色譜—質譜法（GC-MS）等儀器與方法。

分析顯示，兵馬俑上發現的這一複合材料由含有動物膠和雞蛋的蛋白質黏合劑及研磨陶器顆粒的無機填料組成。有機組分蛋白質黏合劑與無機組分研磨陶器顆粒在性能上相互取長補短，組成的功能複合材料實現了單一材料不能達到的綜合性能。

蛋白質黏合劑主要起到黏合連接的作用，其組分中的雞蛋和動物膠單獨使用作為黏合劑時都存在一定的缺陷。雞蛋的主要成分是卵清蛋白、卵黃素、卵磷脂、膽固醇和水。單獨使用雞蛋作為黏合劑時，由於含水量高，在乾燥過程中收縮嚴重，容易開裂。但是固化後，由於雞蛋中脂質含量相對較高，會在表面形成一層脂質膜，使得該層更耐水、抗老化和抗流失。動物膠的主要成分是膠原蛋白。古人將動物骨、皮或筋等組織煮沸，提取膠原蛋白，然後將其乾燥製成動物膠塊。他們將膠塊溶解在熱水中使用，並控制含水量，以減少乾燥過程中的收縮開裂。但膠原蛋白不耐水，容易溶解流失。雞蛋和動物膠的混合不僅可以提高材料的耐水性，而且可以減少乾燥過程中的收縮開裂，使材料具有耐老化性。而添加無機組分研磨陶器顆粒有助於解決單獨使用有機化合物蛋白質黏合劑凝固緩慢、填充能力差和難以再加工的問題。

目前，用於文物保護修復領域的同類功能材料多為有機高分子材料，其易老化的特性使其具有一定的局限性。兵馬俑上發現的這一複合材料所具有的高強度黏合能力和耐老化性可能為修復材料的研究提供新的思路。

研究推斷，該材料主要用於黏合、修補和整平。首先，黏合是這種複合材料的主要功能，其主要用於陶俑身體部件的黏合與修補，許多發現表明，它被用來連接兵馬俑中的一些特殊部位。另一個可能的用途是整平。研究發現馬的腹部大面積被這種材料覆蓋，使得該區域非常平坦。研究人員推斷，將陶器整平可以穩定漆層或油漆層，使漆面在漆固化後更加光滑美觀。這一最新的研究成果，為了解兵馬俑的製作工藝及保護與修復工作提供了新的依據，也為修復材料的研究提供了思路。