Le graphène est le matériau le plus mince jamais connu, composé d’une seule couche d’atomes de carbone disposés dans un réseau hexagonal. Cette structure lui confère de nombreuses propriétés inhabituelles qui sont très prometteuses pour les applications du monde réel: batteries, supercondensateurs, antennes, filtres à eau, transistors, cellules solaires et écrans tactiles, pour n’en nommer que quelques-uns. Et maintenant, ce matériau merveilleux pourrait bien fournir une solution à la décoloration des couleurs de nombreux chefs-d’œuvre artistiques, selon un article récent publié dans Nature Nanotechnology.

« Tous les établissements d’art sont préoccupés par la décoloration des peintures lors de l’exposition et du stockage, car des facteurs nocifs tels que la lumière du soleil, l’humidité et certains composés organiques volatils (COV) accélèrent la dégradation », a déclaré le co-auteur Costas Galiotis, ingénieur chimiste à l’Université de Patras en Grèce. « Il existe de nombreuses références à des œuvres d’art en voie de disparition bien connues, telles que [Vincent] Van Gogh La chambre à coucher et Tournesolsou [Edvard] Munch’s Le Cri. »

Une variété de coupables sont à l’origine de la dégradation des beaux-arts. Par exemple, plusieurs des peintures à l’huile de Georgia O’Keeffe conservées au Georgia O’Keeffe Museum de Santa Fe, au Nouveau-Mexique, ont développé de minuscules blisters de la taille d’une épingle, presque comme l’acné, pendant des décennies. Les restaurateurs ont constaté une détérioration similaire des chefs-d’œuvre à base d’huile à travers toutes les périodes, y compris les œuvres de Rembrandt. Comme nous avons déjà signalé, les défenseurs de l’environnement et les érudits ont d’abord supposé qu’il s’agissait de grains de sable piégés dans la peinture. Mais ensuite, les protubérances ont grandi, se sont répandues et ont commencé à s’écailler.

Les chimistes ont conclu que les blisters sont en fait des savons carboxylates métalliques, résultat d’une réaction chimique entre les ions métalliques dans les pigments de plomb et de zinc et les acides gras dans le milieu de liaison utilisé dans la peinture. Les savons commencent à s’agglutiner pour former les ampoules et migrer à travers le film de peinture. Environ 70% de toutes les peintures à l’huile ont une détérioration associée aux savons carboxylates métalliques à des degrés divers.

Dans le cas de Van Gogh Tournesol , qui s’est estompée au cours du siècle dernier en raison de l’exposition constante à la lumière, le coupable semble être les colorants au chromate de plomb favorisés par l’artiste. Un Étude de 2011 a constaté que le chrome dans le jaune chromé favorisé par Van Gogh réagissait fortement avec d’autres composés comme le baryum et le soufre lorsqu’il était exposé à la lumière du soleil. Un Étude 2016 pointé du doigt les sulfates, qui absorbent dans le spectre UV, entraînant une dégradation.

En mars dernier, des scientifiques prélevé des écouvillons de pièces de style Renaissance et Renaissance et confirmé la présence de microbes dits « oxydases positives » sur les surfaces en bois peint et en toile. Ces microbes grignotent les composés présents dans la peinture, la colle et la cellulose, que l’on trouve dans le papier, la toile et le bois. Cela produit à son tour de l’eau ou du peroxyde d’hydrogène comme sous-produits. Ces sous-produits sont susceptibles d’influencer la présence de moisissures et le taux global de détérioration des œuvres d’art.

Même les matériaux d’art contemporain sont sujets à des changements de couleur irréversibles dus à l’exposition à la lumière et aux agents oxydants, entre autres dangers. Il y a eu travaux récents sur l’utilisation des nanomatériaux pour la conservation des œuvres d’art. Le graphène a un certain nombre de propriétés qui le rendent attrayant à des fins de conservation de l’art, selon Galiotis. Le matériau d’une épaisseur d’un atome est transparent, adhère facilement à divers substrats et constitue une excellente barrière contre l’oxygène, les gaz (corrosifs ou non) et l’humidité. Il est également hydrophobe et est un excellent absorbeur de lumière UV.

« Cela nous a semblé la solution parfaite pour protéger les couleurs de la photodégradation », a déclaré Galiotis à Ars. « L’innovation de notre approche repose sur le fait que le graphène adhère à toutes les surfaces propres, mais qu’il peut facilement être enlevé, contrairement aux revêtements polymères commerciaux actuels. Ainsi, il présente un avantage concurrentiel par rapport aux autres matériaux et substances de protection pour la protection of œuvres d’art de la décoloration des couleurs. »

Galiotis et ses collègues ont développé une méthode rouleau à rouleau pour transférer une fine couche de graphène à une œuvre d’art. Cela signifie qu’il n’y a pas besoin de solvants ou d’autres produits chimiques, ce qui peut endommager l’art. Tout d’abord, ils ont synthétisé un voile monocouche de graphène sur une feuille de cuivre par dépôt chimique en phase vapeur, puis l’ont nettoyé avec de l’azote gazeux pour éliminer toute poussière, saleté ou molécule d’eau. Ensuite, ils ont attaché le graphène à un côté d’une membrane adhésive commerciale en polyester / silicium avec une machine rouleau à rouleau.

Mais comment ont-ils pu se procurer des peintures originales pour tester la sécurité et l’efficacité de leur méthode, étant donné que l’œuvre serait détruite dans le processus? Selon Galiotis, l’équipe disposait d’un vaste réseau de peintres en Grèce et en Europe, mais la plupart étaient réticents à ce que leurs peintures soient détruites. Entrez Matina Stavropoulou, une artiste qui est devenue suffisamment fascinée par la technique du groupe pour faire don de trois de ses peintures les plus récentes pour les expériences, toutes créées à l’aide d’encres de Chine sur papier glacé placées sur un support en toile. « Nous lui en sommes très reconnaissants », a déclaré Galiotis.

Souffrir pour l’art

Stavropoulou Résistance et Triton et Néréide, chacun mesurant 20×20 cm², ont été utilisés pour les expériences de caractérisation et de vieillissement. La moitié de l’œuvre a été protégée à l’aide de la méthode rouleau à rouleau de l’équipe pour appliquer un voile de graphène. Les deux peintures ont ensuite été vieillies artificiellement dans une chambre interne, avec une partie de l’œuvre couverte comme échantillon de référence. Résistance a été exposé à trois lampes au néon pendant 16 semaines, alors que Triton et Néréide a été exposé à un panneau de sept lumières blanches pendant 1 050 heures. Les couches de graphène dans les deux cas n’ont montré aucun signe de fissures ou de rides après le processus de vieillissement.

Le troisième tableau, Biplan, Handley Page H.P. 42, a été utilisé pour évaluer la sécurité et la facilité avec les couches de graphène qui pouvaient être retirées de la surface de la peinture. L’équipe a appliqué la couche de graphène comme d’habitude, puis a utilisé une gomme en caoutchouc souple pour l’enlever. Les chercheurs ont utilisé des maquettes en papier en carton, avec de l’encre à dessin rose sur un côté, pour tester l’ensemble du processus. Les échantillons ont été recouverts d’une couche de graphène et vieillis artificiellement sous une lumière blanche pendant 70 heures avant que le graphène ne soit retiré avec une gomme en caoutchouc souple.

Il s’agit d’une preuve de principe prometteuse dans l’efficacité des voiles de graphène pour protéger l’art de l’exposition à des agents nocifs, en particulier ceux créés sur du papier glacé, du carton et de la toile. Cependant, les auteurs avertissent que leur méthode peut ne pas convenir aux œuvres d’art avec des surfaces extrêmement rugueuses ou des motifs en relief. Pour ces situations, les auteurs ont développé une méthode de dépôt de graphène sur le verre d’encadrement de musée pour une protection supplémentaire.

DOI: Nature Nanotechnology, 2021. 10.1038/s41565-021-00934-z (À propos des DOI).