激光清洗技術應用于文物清洗和維護領域開始于激光器發明之后的上世紀七十年代，是先進激光技術在傳統文化遺產保護領域的有效嘗試和成功應用。與目前傳統的文物清洗方法，如機械清洗法、化學清洗法和超聲波清洗法等相比，文物激光清洗具有對象可選擇性、環境友好、非接觸性、可控性強等獨特優勢，逐漸成為文物清洗、修復與保護的重要手段之一。經過幾十年的發展，現代激光清洗技術實現了從納秒到飛秒級超短脈沖的技術跨越，清洗精度可達微米級。成為現代文物保護領域的“精準手術刀”，開始在石質文物、金屬文物、油彩類文物等實際文物上開展激光清洗嘗試。
20世紀70年代，美國科學家阿蘇姆斯等人認為激光可以對古代壁畫和雕塑等文物進行清洗，并首次利用激光對威尼斯的石質表面硬殼污染物進行一系列清洗實驗，由此開啟了激光清洗技術在文物保護領域的應用。進入80年代，隨著激光技術的快速發展，歐洲各國開始將這項技術應用于石質文物保護領域。法國亞眠大教堂、德國科隆大教堂、奧地利史蒂芬大教堂等世界著名古跡的部分雕塑，都通過激光清洗技術重現了昔日的光彩。
2000年以來，激光清洗技術在文保領域多有成功案例，其中，希臘研究與技術基金會電子結構與激光研究所開發的飛秒激光系統成功清除了雅典衛城大理石構件上的頑固結殼，先后完成了雅典衛城帕特農神廟墻面雕塑、無翼勝利女神殿弗里茲雕塑，以及伊瑞克提翁神廟女像柱門廊屋頂等珍貴文物的清洗工作。除此以外，意大利OPTO公司的移動式激光設備已廣泛應用于龐貝古城壁畫保護、大英博物館建立了完整的激光清洗參數數據庫……激光清洗技術在當下已成為世界文保領域的重要技術手段。
激光清洗在希臘古代石雕修復上的應用
平衡安全性與效果的最佳選擇
國外文物古跡激光清洗應用：
在雅典衛城伊瑞克提翁神廟，6尊承載著2400余年歷史的女像柱曾深陷黑色結殼的侵蝕危機。2010年，衛城博物館與希臘電子結構與激光研究所團隊，創新采用1064nm紅外與355nm紫外雙波長激光組合技術，精準分層剝離污染物。紅外激光削減黑殼厚度，紫外激光清除殘留微粒，既避免了傳統清洗對大理石的損傷，又巧妙規避了基材變黃的風險。
克羅地亞斯普利特古城的戴克里先宮有1700多年的歷史，擁有16座塔樓和4座宮門，位于宮殿中心的兩條11米寬的拱廊大道吸引著世界各地游客駐足觀賞。然而，其標志性的乳白色拱廊與石柱因年代久遠變黑。過于厚重的附著物使得傳統的清洗方法極易傷及建筑本體，造成文物細節流失。2010年起，當地文物保護者開創性地使用激光清洗技術為這座4世紀羅馬宮殿“洗去千年塵封”，這是歐洲首次進行的大規模石質建筑激光清洗工作，整個工程耗時十年，展現了其在復雜場景中的技術優勢。
2012年，法國盧浮宮展出了表面經過激光清洗的達·芬奇遺作《圣母子與圣安妮》，畫中的3個人物被從沉悶、灰暗的色調中“解脫”出來。激光技術精準去除污染物，使畫面色調重現細膩層次，成為油畫修復的經典案例。
意大利龐貝古城“神秘莊園”的壁畫因火山灰覆蓋而斑駁。激光穿透表層雜質，在不損傷顏料的前提下，還原了壁畫原有的瑰麗色彩，被意大利文物保護部門評價為“能平衡安全性與效果的最佳選擇”。
國內文物古跡激光清洗應用：
目前國內只有少數單位開展了激光清洗技術的應用，對該技術的研究仍以高校科研團隊為主導。如山西大同云岡石窟（西43窟）、四川綿陽碧水寺以及四川樂山大佛等。廈門大學團隊通過調控脈沖持續時間、能量密度等參數，實現紙質文物修復無損清洗，修復效率提升3倍。
今年，中國故宮博物院的延禧宮的靈沼軒迎來了一項重大的技術突破——激光清洗技術的成功應用。故宮博物院與希臘科學家合作，推動激光清洗技術在石質文物中的應用。在此次研究中，故宮博物院與合作單位中國科學院空天信息創新研究院成功研發出一種新型激光清洗設備。這種設備能同時輸出三種不同波長的激光，并具備混合輸出功能，適用于不同種類文物的清洗需求。
多種類文物及樣品激光清洗實驗
文物激光清洗的關鍵工藝
針對目前不同材質文物需采用不同類型激光系統進行清洗的應用限制以及對激光清洗精密度的應用需求，研究激光光場多參量復合調控技術及其對不同材質文物清洗效果的影響。同時研究激光對金屬、石質文物的作用機制，探明不同激光參數對其清洗效果的影響。在此基礎上，研制文物清洗專用多參量調控激光裝置，在當前通過調控輸出波長，控制激光與不同材質文物相互作用的基礎上，提供多維度激光光場參量協同控制，實現文物清洗的精細化和可控性。實驗發現，1064nm近紅外激光和355nm紫外激光的能量分別為16.8mJ和1.2mJ時，對較厚的黑色結殼污染物有良好的清洗效果。實驗還發現，即使采取相同的參數，操作者手法的不同也會對激光清洗效果產生較大的差異。
多脈寬復合激光文物清洗機制
激光清洗在文物清洗應用的問題
文物激光清洗標準化缺失：
標準化缺失是當前激光清洗技術推廣的一個難點。不同文物需定制參數，以便不同部門開展實際操作。上海大學與希臘IESL聯合研發的激光全息散斑干涉設備，可檢測文物亞表面微裂縫，顯著提升了清洗效率與精度，減少人為操作誤差。
如何避免過度清洗：
有些古跡文物表面只是稍微有了些包漿，看起來反而更有歷史的氣息，如果通過打磨把它們統統抹掉，反而破壞了文物本身的氣質，同時將脆弱的大理石基體暴露在酸雨環境中。在實驗過程中，也需要避免過度清洗，實現清洗深度與效果之間的平衡。
趨勢和行業前景
未來的多技術協同應用，激光清洗與高光譜成像、三維掃描、數字孿生等技術深度融合，構建“診斷-修復-監測”全流程管理體系。例如，龐貝古城壁畫修復中，激光與高光譜成像聯動，不僅量化修復過程，還建立數字檔案，為后續保護提供數據支持。
據行業報告預測，2025年激光清洗在文物修復領域的市場規模達15億元，2030年有望突破40億元。全球范圍內，文化遺產保護市場的推動下，激光清洗技術市場規模將達數十億美元級別。這一增長得益于技術進步、成本降低及政策支持。中國國內已有近20家博物館購置了文物激光清洗設備，水滴激光近年參與了部分相關清洗項目。
激光清洗技術憑借其非接觸、精準、環保的核心優勢，已成為文物古跡保護領域的革命性工具。在政策支持、技術迭代與國際合作的驅動下，其市場規模將持續擴張，應用場景不斷拓展。未來，激光清洗將深度融入文化遺產保護體系，為人類文明永續傳承注入科技動能。
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