RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

Tecniche innovative per la definizione dello stato di degrado nei metalli

Università di riferimento

Università degli Studi di ROMA "La Sapienza" - ENERGETICA - ()

Responsabile dell'Unità di ricerca

Mario Piacentini

Descrizione

Il gruppo che opera presso l’Università di Roma La Sapienza ha un'origine scientifica comune - fisici sperimentali che lavorano nell'ambito dell'archeometria - e collaborano tra di loro e con altri gruppi dell’università, pur provenendo da Dipartimenti differenti (Dipartimento di Chimica, Dipartimento di Energetica, Dipartimento di Fisica). Ciò va incontro all'esigenza attuale nel settore dei Beni culturali di mettere a comune esperienze diverse in un'ottica di lavoro multidisciplinare
È fondamentale per finalità archeometriche e di conservazione la caratterizzazione del manufatto per ciò che riguarda i possibili trattamenti superficiali, ad esempio la doratura o la verniciatura, o per la individuazione del processo di degrado in atto e le sue possibili cause. Questi studi possono essere ottenuti per mezzo di un’efficace studio stratigrafico della superficie di manufatti metallici di interesse storico ed artistico. Ciò significa o eseguire delle sezioni sottili del manufatto per studiarle in laboratorio, o usare tecniche che consentano di rimuovere successivi strati a partire dalla superficie del manufatto, e di caratterizzare strato dopo strato con equipaggiamento portatile. Metodi di analisi in profondità si trovano nella fisica dello stato solido, soprattutto per la caratterizzazione e la produzione di microchip. Ma, in questi casi, i campioni studiati sono di piccole dimensioni e le analisi vengono eseguite in ambienti fortemente controllati. Gli approcci indicati sopra risultano essere invasivi e non sono molto graditi ai conservatori. Pertanto, l'Unità di ricerca di Roma La Sapienza vuole realizzare metodi di indagine non distruttive da usare sul campo e controllare i risultati ottenuti con gli studi stratigrafici compiuti con i due metodi descritti sopra.
L'attività del Unità di Ricerca si articolerà come segue:
fase 1) In laboratorio si studieranno0 i processi di corrosione avvenuti su provini prodotti ed invecchiati artificialmente dalle Unità di Ricerca dell'ISMN-CNR e del Politecnico di Torino. In particolare, ci proponiamo di svolgere ablazione laser sui provini; l'esito dell'ablazione laser verrà controllato con varie tecniche di microspettrosocopia (µEDXRF, µRaman, spettroscopie di elettroni Auger e fotoelettroni ecc.), tipiche per degli studi delle superficie. Per questa fase si utilizzerà il laser ad eccimeri presente presso il Dipartimento di Energetica. Sarà necessario realizzare un tavolo con un sistema di posizionamento dei provini e con dei supporti per le altre apparecchiature di indagine: XRF, XRD, µRaman, ... Tutti gli strumenti devono puntare sulla regione sottoposta ad ablazione, che viene osservata anche tramite un video-microscopio. Tutti i posizionamenti devono essere molto accurati e controllati a distanza.
fase 2) Sviluppo di un nuovo sistema per XRF, progettato per analisi stratigrafiche non distruttive ( in collaborazione con l'Unità dell'Università di Sassari). Questo sistema si basa su dei collimatori per raggi X a policapillare , uno per il generatore ed uno per il rivelatore, che sono in grado di fornire dei fasci collimati molto sottili. La nuova strumentazione XRF farà uso dei più recenti strumenti: un generatore X a micro-fuoco e un rivelatore di raggi X del tipo "silicon drift". La capacità del sistema XRF stratigrafico verrà poi verificata con le misure di stratigrafia descritte più sopra. Le misure XRD saranno eseguite utilizzando lo stesso tubo a raggi X dell'XRF e di un rivelatore sensibile alla posizione (array di diodi).
fase 3) Lo studio stratigrafico delle patine superficiali e dei trattamenti conservativi procederà in maniera sistematica, esaminando prima i singoli campioni con i sistemi tradizionali e poi con quelli modificati. Successivamente si passerà alle ablazioni per verificare con maggiore certezza se i segnali rivelati in superfici sono dovuti all’avanzamento di particolari processi di trasformazione. Particolare attenzione sarà dedicata allo studio dei trattamenti conservativi superficiali ed alla loro stabilità in diverse condizioni e con il tempo. Ci si aspetta un notevole contributo in questa fase dalla collaborazione con le altre Unità di Ricerca che fanno parte del progetto.
fase 4) Misure colorimetriche. Il colore è una proprietà superficiale di cui, nel caso di un procedimento conservativo va sempre tenuto conto, per cui sistematiche misure devono essere sempre fatte non solo durante i procedimenti di restauro e di manutenzione, ma anche nei periodici controlli successivi. E’ quindi molto importante comprendere bene come cambiamenti di colore possano essere interpretati e correlati a processi di degrado in atto. E’ nostra esperienza inoltre che spesso variazioni di colore sono un indice precoce di processi di deterioramento che riguardano le leghe.
fase 5) Studi simili a quelli riportati nei punti precedenti verranno svolti anche sopra manufatti metallici antichi forniti da restauratori o da musei.
fase 6) L'attività correntemente svolta dai ricercatori dell'Unità di Roma La Sapienza proseguirà: essa consiste nello studio di manufatti in lega conservati sia all'interno che all'esterno. Le metodologie di indagine verranno migliorate proprio grazie ai risultati ottenuti nelle precedenti fasi. Questo lavoro verrà eseguito in collaborazione con le sovrintendenze dell'area romana, con i Musei Vaticani, con l'Istituto centrale per il Restauro, con restauratori privati. Questa parte del programma è importante, perché dai contatti di cui sopra si ottengono informazioni pratiche sulle problematiche relative al restauro ed alla conservazione dei manufatti metallici.