Direct monitoring of strain for protection of historic textiles and paintings on canvas
Muzealne kolekcje obejmują obiekty tekstylne wykonane różnorodnymi technikami, z różnych surowców włókienniczych i o różnym pierwotnym przeznaczeniu: tkaniny archeologiczne, gobeliny, kobierce, kilimy, makaty, szaty liturgiczne, sztandary, ubiory i akcesoria mody. Wiele z nich było użytkowanych lub eksponowanych przez bardzo długie okresy czasu, co spowodowało ich degradację, różnorodne uszkodzenia i naprawy. Rozwój nowoczesnej konserwacji tkanin datuje się od połowy XX wieku. Kładzie ona nacisk na minimalną ingerencję w autentyczną substancję obiektu i profilaktykę muzealną obejmującą zapewnienie optymalnych warunków klimatycznych i oświetleniowych, oraz sposobu ekspozycji tkanin w galeriach i ich przechowywania w magazynach. Jednak ocena i porównanie różnych metod i technik konserwacji i ekspozycji tkanin była dotychczas oparta wyłącznie na kryteriach subiektywnych, intuicyjnie ustalanych na podstawie długookresowych obserwacji i nabytego przez opiekunów zbiorów doświadczenia. Palącą potrzebą staje się wprowadzenie do konserwacji tkanin nowoczesnych metod nieniszczącego fizycznego pomiaru odkształceń i detekcji mikrouszkodzeń, co pozwoli na ilościową i obiektywną ocenę zagrożeń obiektów oraz skuteczności zastosowanych lub proponowanych metod konserwacji.
Głównym celem projektu jest bezpośrednie monitorowanie odkształceń i detekcja uszkodzeń w tkaninach muzealnych przy zastosowaniu światłowodowych siatek Bragga (SSB) oraz ustalenie na tej podstawie optymalnych warunków konserwacji, eksponowania i przechowywania obiektów. SSB to światłowód, w którym wytworzono siatkę Bragga (przestrzenne modulacje współczynnika załamania) na drodze naświetlenia promieniowaniem ultrafioletowym o przestrzennie modulowanym rozkładzie natężenia. Do światłowodu wprowadza się szeroką spektralnie wiązkę światła (na przykład z diody elektroluminescencyjnej) i jej oddziaływanie z siatką Bragga skutkuje odbiciem wstecznym promieniowania o charakterystycznej długości fali (fali Bragga) i wąskim zakresie spektralnym wynoszącym około 0.2 nm. Długość fali Bragga jest odczytywana w odpowiednim układzie pomiarowym. Transmisja przez światłowód fal o innych długościach odbywa się bez zakłóceń. Kiedy światłowód zostanie zintegrowany z obiektem, będzie przenosił odkształcenia tego obiektu, co spowoduje zmianę parametrów siatki i stąd zmianę charakterystycznej długości promieniowania odbitego. Należy podkreślić, że informacja o zachodzących odkształceniach zostaje zapisana jako zmiana długości fali, a nie natężenia promieniowania. Taki sposób detekcji ma szereg zalet: rejestrowana długość fali nie zależy od poziomu strat w światłowodzie i układzie pomiarowym (co umożliwia pomiary zdalne z dużej odległości), jest ona odporna na ewentualne fluktuacje natężenia źródła światła, możliwe jest rozmieszczenie szeregu czujników w ramach pojedynczego światłowodu, z których każdy przypisany jest do innego obszaru spektralnego używanego źródła światła. W ciągu ostatnich 20 lat czujniki SSB znalazły zastosowanie do pomiaru odkształceń i detekcji uszkodzeń w szerokiej grupie materiałów i struktur ze względu na ich unikatowe zalety: niewielki wymiar i wagę, łatwość zespolenia czujnika z badanym materiałem, punktowy pomiar odkształcenia w ściśle określonym miejscu, odporność na warunki pracy i wysoką precyzję.
Najważniejszą barierą, jaka stoi na przeszkodzie szerszego wdrożenia opisanej techniki w konserwacji dzieł sztuki, jest opracowanie czujnika, którego integracja z zabytkowymi tkaninami nie będzie prowadzić do jakichkolwiek uszkodzeń obiektów. Projekt dąży do pokonania tej bariery przez połączenie kompetencji naukowych i konserwatorskich dwóch zespołów współrealizujących. Partnerem naukowym projektu jest Zakład Fotoniki, Instytutu Fizyki Uniwersytetu Jagiellońskiego. Badacze instytutu są odpowiedzialni za opracowanie prototypu systemu czujników oraz wszechstronne testy w warunkach laboratoryjnych i na tkaninach modelowych eksponowanych w rzeczywistych warunkach ekspozycyjnych. Zakład prowadzi szereg badań z dziedziny spektroskopii laserowej, w których powszechnie wykorzystywane są układy światłowodowe i wykorzystujące elementy będące częściami czujników typu SSB. Zakład dysponuje unikatowym wyposażeniem badawczym i doświadczeniem niezbędnymi do podjęcia wnioskowanego programu badań. Partner - Muzeum Narodowe w Krakowie - jest odpowiedzialne za stronę konserwatorską projektu: opracowanie konserwatorskiej metody zespolenia/integracji głowicy czujnika światłowodowego ze strukturą tkanin, przygotowanie próbek i obiektów imitujących charakterystyczne tkaniny i obiekty zabytkowe i ich uszkodzenia, oraz, w ostatniej fazie projektu, przeprowadzenie pomiarów na wybranych rzeczywistych obiektach muzealnych.
Wynikiem projektu będą: nowa technika monitorowania zagrożeń zabytkowych obiektów tekstylnych oraz wytyczne co do optymalnych metod konserwacji, ekspozycji i przechowywania tych obiektów, tak aby zminimalizować ich odkształcenia i uszkodzenia. Wyniki te będą znaczącym krokiem w skali międzynarodowej w dziedzinie prewencji konserwatorskiej i ochrony muzealnych zbiorów zabytkowych tkanin. Partnerzy konsorcjum mają szerokie możliwości upowszechnienia wyników projektu w publikacjach oraz na konferencjach.