Faire revivre des navires en bois récupérés et des artefacts avec une nanotechnologie «intelligente»

Anonim

Des milliers de naufrages jonchent les fonds marins dans le monde entier, conservés dans des sédiments et de l'eau froide. Mais quand l'un de ces navires est soulevé des profondeurs, le bois commence rapidement à se détériorer. Aujourd'hui, les scientifiques signalent une nouvelle façon d'utiliser des nanocomposites "intelligents" pour conserver un navire de guerre britannique du XVIe siècle, le Mary Rose, et ses artefacts. La nouvelle approche pourrait aider à préserver d'autres navires récupérés en éliminant les acides nocifs sans endommager les structures en bois elles-mêmes.

Les chercheurs présentent leurs résultats aujourd'hui à la 256ème réunion nationale et exposition de l'American Chemical Society (ACS).

"Ce projet a débuté avec un verre de vin avec Eleanor Schofield, Ph.D., responsable de la conservation au Mary Rose Trust", se souvient Serena Corr, Ph.D., chercheur principal du projet. "Elle travaillait sur des techniques pour préserver la coque en bois et divers artefacts et avait besoin d'un moyen de diriger le traitement dans le bois. Nous travaillions avec des nanomatériaux magnétiques fonctionnels pour des applications en imagerie et nous pensions pouvoir appliquer cette technologie à la Mary Rose. "

La Mary Rose a coulé au large de la côte sud de l’Angleterre en 1545 et est restée sous les fonds marins jusqu’à son sauvetage en 1982, avec plus de 19 000 objets et pièces de bois. Environ 40% de la structure d'origine ont survécu. Le navire et ses artefacts donnent un aperçu unique de la navigation dans Tudor et de ce que c'était que de vivre au cours de cette période. Un musée ultramoderne à Portsmouth, en Angleterre, expose la coque et les artefacts du navire.

Enfouies dans le fond marin, les bactéries marines réductrices de soufre migraient dans le bois de la Mary Rose et produisaient de l'hydrogène sulfuré. Ce gaz a réagi avec des ions de fer provenant de dispositifs corrodés tels que des canons pour former des sulfures de fer. Bien que stable dans des environnements à faible teneur en oxygène, le soufre s'oxyde rapidement dans l'air ordinaire en présence de fer pour former des acides destructeurs. L'objectif de Corr était d'éviter la production d'acide en éliminant les ions de fer libres.

Une fois soulevé du fond marin, le navire a été aspergé d'eau froide, ce qui l'a empêché de se dessécher et a empêché toute activité microbienne supplémentaire. L'équipe de conservation a ensuite pulvérisé la coque avec différents types de polyéthylène glycol (PEG), un polymère commun avec une large gamme d'applications, pour remplacer l'eau dans la structure cellulaire du bois et renforcer sa couche externe.

Corr et sa stagiaire postdoctorale Esther Rani Aluri, Ph.D. et Ph.D. Le candidat Enrique Sanchez de l'Université de Glasgow conçoit une nouvelle famille de minuscules nanoparticules magnétiques pour faciliter ce processus, en collaboration avec Schofield et Rachel O'Reilly, Ph.D., à l'Université de Warwick. Dans sa première étape, l'équipe, dirigée par Schofield, a utilisé des techniques synchrotron pour sonder la nature des espèces soufrées avant d'éteindre les pulvérisations de PEG, puis périodiquement pendant le séchage du navire. Ce fut la première expérience en temps réel à examiner de près l'évolution des espèces de soufre et de fer oxydés. Cette réalisation a contribué aux efforts visant à concevoir de nouveaux traitements ciblés pour l'élimination de ces espèces nuisibles du bois de Mary Rose.

L'étape suivante consistera à utiliser un nanocomposite à base de nanoparticules magnétiques à base d'oxyde de fer comprenant des agents sur leurs surfaces capables d'éliminer les ions. Les nanoparticules peuvent être directement appliquées à la structure du bois poreux et guidées vers des zones particulières du bois à l’aide de champs magnétiques externes, une technique démontrée précédemment pour l’administration de médicaments. Le nanocomposite sera englobé dans un polymère sensible à la chaleur qui protège les nanoparticules et fournit un moyen de les transporter en toute sécurité vers et depuis la surface du bois. Un avantage majeur de cette approche est qu'elle permet d'éliminer complètement les ions fer et sulfate libres du bois et que ces nanocomposites peuvent être ajustés en modifiant leurs surfaces.

Avec cette compréhension, Corr note: «Les restaurateurs disposeront, pour la première fois, d’une méthode quantitative et de restauration de pointe pour le traitement rapide et sûr des objets en bois. Nous prévoyons ensuite de transférer cette technologie à d’autres matériaux récupérés. de la Mary Rose, tels que les textiles et le cuir. "

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