上海騰拔質(zhì)構(gòu)儀助力中科院在Nature子刊發(fā)表論文

近日，中國科學(xué)院上海高等研究院研究人員在Nature子刊《npj | heritage science》發(fā)表了題為"Improving structure properties of Jinsha relic ancient ivory by microbial-induced carbonate precipitation"的研究論文。在該論文中，研究人員利用上海騰拔Rapid TA國產(chǎn)質(zhì)構(gòu)儀用于測(cè)定xiangya文物的抗壓強(qiáng)度。

從金沙遺址出土的飽水xiangya文物，因埋藏過程中有機(jī)質(zhì)分解而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷和韌性下降的情況。為此，本研究采用微生物誘導(dǎo)碳酸鹽沉淀（MICP）技術(shù)，利用具有 59.5 U 脲酶活性和 0.34 U 碳酸酐酶活性的巴氏芽孢桿菌，對(duì)飽水xiangya樣本進(jìn)行處理。X 射線計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）分析表明，通過 MICP 生成的碳酸鈣晶體有效填充了孔隙，使總孔隙體積減少了 46.7%。具體而言，1–60 納米范圍內(nèi)孔隙的微孔體積和比表面積分別減少了 50.9% 和 57.6%。X 射線衍射（XRD）分析證實(shí)，MICP 產(chǎn)生的碳酸鈣晶體為方解石和球霰石。此外，經(jīng) MICP 處理的xiangya抗壓強(qiáng)度達(dá)到 20.38 MPa，是未處理樣本的 3.3 倍。這些結(jié)果表明，MICP 技術(shù)能夠有效加固出土的飽水xiangya。

采用質(zhì)構(gòu)儀對(duì)經(jīng)微生物誘導(dǎo)碳酸鹽沉淀（MICP）處理的xiangya樣本及對(duì)照組樣本的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果如圖 8a 所示。經(jīng) MICP 處理的xiangya樣本抗壓強(qiáng)度為 20.38 MPa，是未處理xiangya樣本（6.20 MPa）的 3.3 倍。結(jié)果表明，MICP 處理后xiangya的力學(xué)性能得到顯著改善。這可能是因?yàn)?MICP 處理產(chǎn)生的碳酸鈣沉淀填充了出土xiangya中的孔隙和裂縫，從而加固了其結(jié)構(gòu)并提高了抗壓強(qiáng)度。抗壓強(qiáng)度測(cè)試后樣本的狀態(tài)如圖 8b 和 8c 所示。未處理的xiangya樣本在測(cè)試后發(fā)生碎裂，這可能是由于樣本內(nèi)部存在大量裂縫和孔隙，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)完整性較低。相比之下，經(jīng) MICP 處理的樣本在抗壓強(qiáng)度測(cè)試后僅與壓頭接觸的部位發(fā)生碎裂，整體并未破碎。這些結(jié)果表明，MICP 處理能有效加固xiangya樣本并改善其整體力學(xué)性能。

參考文獻(xiàn)：Yijun Zou et al. Improving structure properties of Jinsha relic ancient ivory by microbial-induced carbonate precipitation. npj | heritage science, 2025。