КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 21-19-00412

НазваниеРазработка эффективных методов анализа поверхности предметов керамического искусства для повышения качества и достоверности искусствоведческой экспертизы и реставрационных работ.

РуководительВайнштейн Дмитрий Львович, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регионОбщество с ограниченной ответственностью Научно-техническое внедренческое предприятие "Поверхность", г Москва

Годы выполнения при поддержке РНФ 2021 - 2023 

КонкурсКонкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки, 09-302 - Корпускулярные, плазменные и лучевые источники для исследований и практики

Ключевые словахудожественная керамика, реставрация, атрибуция, искусствоведческая экспертиза, элементный состав, микроструктура, малые примеси, сканирующая электронная микроскопия (СЭМ), микрорентгеноспектральный анализ (МРСА), рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС), химический сдвиг, спектроскопия Оже-электронов (ОЭС), масс-спектроскопия вторичных ионов (МСВИ, ВИМС)

Код ГРНТИ18.31.51


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Предлагаемый проект является мультидисциплинарным, исследования будут проводиться на стыке естественных (инженерные науки, физика твёрдого тела) и гуманитарных (искусствоведение, история техники и технологий) наук. Цель проекта: Повышение качества и достоверности реставрационных работ и искусствоведческой экспертизы (атрибуции) изделий художественной керамики путём применения комплекса современных методов анализа поверхности с минимальным деструктивным воздействием. Задачи проекта: 1. Научное обоснование и разработка схем комплексного применения ряда новейших методов физического материаловедения для объективной характеризации современных и реставрируемых керамических произведений искусства. 2. Формирование базы знаний по особенностям элементного, фазового составов и комплексных характеристик структуры различных слоёв керамических изделий (глазурь, краски, керамическая масса) на микро- и наноуровне для разных времён производства, технологий и различных производителей. В рамках данного проекта будут исследоваться предметы русских и европейских центров производства XVIII – XXI вв. (фарфор, фаянс): во-первых, эти предметы, как правило находятся в непрерывном обращении (не были археологизированы – т. е. информация, которую «снимают» с них при материаловедческих исследованиях, не «затемнена» археологическими наслоениями); во-вторых, здесь мы располагаем максимальными возможностями набрать необходимый корпус образцов. 3. Выбор оптимального набора и развитие физических методов анализа поверхности для их конкретного применения при реставрационных работах и в искусствоведческой экспертизе художественной керамики. 4. Составление технического задания для разработки компьютерной экспертной системы для экспертизы (атрибуции) изделий художественной керамики с надёжной идентификацией времени, технологии и места производства на основе полученного в проекте массива экспериментальных результатов. 5. Разработка методики искусствоведческой экспертизы с использованием методов анализа поверхности. Для этого в проекте будут решены важнейшие задачи электронной и рентгеновской спектроскопии, необходимые для успешной реализации проекта в целом: 1. Разработать базы данных химических сдвигов характеристических линий на спектрах Оже-электронов в сложных химических соединениях, образующихся в керамиках, включая красочные слои. 2. Изучить возможности использования химических сдвигов характеристических рентгеновских линий микрорентгеноспектрального анализа для идентификации сложных химических соединений, образующихся в керамиках, и при положительном ответе — создание базы данных химических сдвигов характеристических рентгеновских линий. Эти задачи будут решены на основе данных эталонного метода идентификации химических связей — рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС, XPS). Актуальность и новизна. В настоящее время методы искусствоведческой экспертизы основаны на применении узкого круга оптических техник при весьма ограниченном использовании простейших спектральных средств анализа, а экспертные заключения базируются во многом на мнении эксперта. Применение объективных физических методов при экспертизах весьма ограничено, а используемые методы: рентгенофлуоресцентный анализ, рентгеноструктурный анализ, оптическая микроскопия, в т.ч. поляризационная — имеют фундаментальные ограничения, связанные с низкой чувствительностью, а также малому пространственному и глубинному разрешению. В то же время, в области физического материаловедения в последние десятилетия развиты новейшие методы неразрушающего или малоинвазивного изучения поверхности, дающие обширную информацию с уникальной чувствительностью по элементному, фазовому, микроструктурному состоянию различных материалов с уникальным глубинным и пространственным разрешением порядка нескольких нанометров. Наиболее значимая информация, которая с максимальной степенью достоверности позволяет разносторонне описать тот или иной материал, основана на комплексном применении различных методов анализа поверхности. Ряд исследовательских групп в мире расширили использование методов анализа поверхности для исследования различных исторических артефактов. Имеются малочисленные работы по изучению исторического фарфора с применением методов анализа поверхности для установления отдельных характеристик его состава и структуры, например, химического состава массы или набора пигментов в красках. Опыт комплексного применения методов анализа поверхности для использования в искусствоведческой экспертизе в литературе не описан, что определяет высокую научную новизну проекта. Методы и подходы. В проекте научно обосновываются и разрабатываются схемы комплексного применения ряда новейших методов физического материаловедения для объективной характеризации и аутентификации керамических произведений искусства. Поставленные задачи будут решаться комплексно, с использованием как литературных и архивных данных, так и экспериментальных исследований с использованием набора взаимодополняющих и взаимоверифицирующих методов анализа, начиная со стандартных: элементного рентгенофлуоресцентного анализа и дифракционного фазового анализа. Для решения задач проекта будет использован набор современных методов анализа поверхности, не повреждающих или минимально повреждающих исследуемые образцы: сканирующая электронная микроскопия (СЭМ, SEM) и микрорентгеноспектральный анализ (МРСА, EMP), рентгеновская фотоэлектронная (РФЭС, XPS) и Оже-спектроскопия (ОЭС, AES), включая Оже-микроскопию (ОЭМ, AEM) и спектроскопию протяжённой тонкой структуры спектров потерь энергии электронов (EELFS), масс-спектроскопия вторичных ионов (ВИМС, МСВИ, SIMS) в квазистатическом режиме и and TOF-SIMS. Существенную роль в проекте будут иметь методы статистической обработки экспериментальных данных, в т.ч. Фурье-анализ и фрактальный анализ изображений. Для создания экспертной системы атрибуции художественной керамики по данным комплексного анализа будет использован метод поиска нелинейных зависимостей — метод нейронных сетей. Отработка методик исследований будет производиться на образцах современных изделий художественной керамики, а также сырья для их производства. Основные исследования будут проводиться на атрибутированных фрагментах художественной керамики.

Ожидаемые результаты
Результаты данного междисциплинарного проекта внесут существенный вклад в несколько отраслей науки (инженерные науки, физика твёрдого тела, материаловедение керамических материалов, техника реставрационных работ и искусствоведение, история техники и технологий) и, следовательно, в развитие науки в целом. Будут определены характерные микро- и наноструктурные характеристики керамики, в том числе дисперсия и распределение фазовых частиц по слоям, с характеристикой формы и размеров частиц, соотношения основных химических элементов и малых примесей, их степени окисления в различных слоях (глазурь, краски, керамическая масса). Будут сформированы базы знаний по микроструктуре и химическому (в т.ч. изотопному) составу слоёв, характерных для разных времён производства и различных производителей изделий художественной керамики. Будет подобран оптимальный по стоимости приобретения и эксплуатации состав методик для проведения искусствоведческих экспертиз художественной керамики, а также сформулированы технические требования к оборудованию. На основе полученных в проекте экспериментальных результатов будет сформулировано техническое задание на разработку экспертной компьютерной системы идентификации изделий художественной керамики по данным физических материаловедческих исследований. Методики, разрабатываемые в данном проекте, обеспечат надёжные данные в случаях, когда не срабатывают традиционные методы исследования или возможны только разрушающие методы, а именно: 1. При подборе материалов и современных технологий, наиболее близких к аутентичным, при проведении реставрационных работ. 2. При определении центров производства; 3. При определении времени и места проведения разных этапов технологического цикла, если они разнесены во времени и пространстве; 4. При определении подлинности предметов, выявлении подделок; 5. Для разграничения подлинных и фальсифицированных частей предмета; 6. При проведении атрибуции памятника в процессе научной реставрации. Сохранение и реставрация исторических предметов материальной культуры справедливо оценваются как один из больших вызовов, стоящих перед человечеством. Тем самым проект направлен на решение задач стратегического направления Н7 «Возможность эффективного ответа российского общества на большие вызовы с учетом взаимодействия человека и природы, человека и технологий, социальных институтов на современном этапе глобального развития, в том числе применяя методы гуманитарных и социальных наук». Реализация данного проекта позволит существенно повысить качество реставрационных работ за счёт подбора материалов, наиболее близких по составу и микроструктуре к исходным. а в перспективе — достоверность искусствоведческой экспертизы изделий художественной керамики, включая фарфор, что повысит вероятность выявления подделок на этом рынке, а также пресечения контрабанды подлинных изделий. Тем самым результаты проекта будут способствовать реализации Стратегического направления Н5 «Противодействие техногенным, биогенным, социокультурным угрозам, терроризму и идеологическому экстремизму, а также киберугрозам и иным источникам опасности для общества, экономики и государства» и Приоритетного направления 1 «Безопасность и противодействие терроризму». В части разработки новых методик искусствоведческих исследований и экспертизы на основе современных физических методов исследования состава и структуры материалов, а также для накопления массива экспертных характеристик и направленности на будущую разработку компьютерной экспертной системы идентификации изделий художественной керамики по данным физических исследований на основе технологий искусственного интеллекта, проект соответствует Стратегическому направлению Н1 «Переход к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования, создание систем обработки больших объемов данных, машинного обучения и искусственного интеллекта». Применяемые в проекте методы анализа поверхности соответствуют критической технологии 11 «Технологии диагностики наноматериалов и наноустройств». Решение поставленных задач позволит отечественной школе искусствоведения и реставрации укрепить лидирующее положение в мире. Распространение результатов проекта. Результаты исследований по проекту будут опубликовано не менее чем в 14 статьях в ведущих российских и международных журналах, в т.ч. не менее 10 в изданиях, индексируемых WoS и Scopus, включая ведущие издания в предметной области проекта: Applied Surface Science (Q1), Scientific Reports (Q1), Ceramics International (Q1), Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy (Q1), Empirical Studies of the Arts (Q1), Studies in Conservation (Q1). По результатам проекта будет опубликована 1 монография. Будет представлено не менее 6 докладов на международных конференциях по искусствоведению, материаловедению, анализу поверхности. Участниками проекта будут защищены 1 дипломная работа и 2 кандидатских диссертации.. Для распространения результатов проекта будут созданы веб-страницы проекта на сайтах researchgate.net и www.sprg.ru Помимо ожидаемых научно-технических результатов, проект будет способствовать росту научной квалификации всех его участников: 1. Приобретение навыков взаимодействия географически и функционально разделённых групп, работающих в одном проекте. Эти навыки будут полезны в будущем, в особенности для молодых участников, при работе в масштабных, в т.ч. международных, исследовательских проектах. 2. В ходе реализации данного проекта будет осуществляться интенсивный информационный обмен между материаловедческой и искусствоведческой группами проекта, что, без сомнения, обеспечит интенсивный профессиональный и общекультурный рост участников, в особенности студентов и аспирантов. 3. Результатом работ по проекту будет существенный рост публикационной активности участников, в особенности искусствоведческой группы.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2021 году
За 1 год проекта проведён литературный и архивный поиск по истории производства на Императорском фарфоровом заводе (ИФЗ) с момента основания до эпохи Николая II. Описаны источники сырья и особенности составов фарфора в период от основания завода в 1744 году до эпохи Николая II (1917 г.). Отобраны и исследованы образцы-фрагменты изразцов с голубой и коричневой росписью, произведённые по предварительной искусствоведческой оценке в Голландии в начале 18 века. Исследования показали, что голубые образцы могут с большой вероятностью быть отнесены к данному месту и времени производства, в то время как коричневые радикально отличались от них по составу и микроструктуре. В связи с этим оценка схожести коричневых образцов из поступивших на реставрацию между собой, а также оценка времени и места производства исследованных коричневых фрагментов требует дополнительных литературных и материаловедческих исследований, запланированных на второй год проекта. Отобраны и исследованы образцы современного сырья для приготовления фарфоровой массы и пигментов для росписи фарфора, применяемых в настоящее время в производстве художественного фарфора в АО «ИФЗ», а также образцы продукции: сформованная заготовка и обожжённый фарфор. Сделаны 2 доклада (1 устный, 1 приглашённый) по результатам исследований по проекту на международных конференциях. Созданы интернет-страницы проекта на сайте ООО НТВП "Поверхность" https://www.sprg.ru/ForProjects/Ceramics/description.html (русская версия), https://www.sprg.ru/ForProjects/Ceramics/description_en.html (английская версия) и в научной социальной сети ResearchGate https://www.researchgate.net/project/RSF-Project-No-21-19-00412-Development-of-effective-surface-analysis-techniques-of-art-ceramics-items-for-improvement-of-quality-and-reliability-of-art-history-expertise-and-restoration-works

 

Публикации

1. В.О. Вахрушев, Д.Л. Вайнштейн, А.И. Ковалев, Е.П. Коновалов, А.Д. Мухсинова, Т.В. Шлыкова Микроструктура и состав глазурного слоя изразцов XVIII века ПЛЕНКИ И ПОКРЫТИЯ – 2021. ТРУДЫ 15-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ, Изд-во ООО "РПК "АМИГО-ПРИНТ", Санкт - Петербург, стр. 182 - 185 (год публикации - 2021).

2. В.О. Вахрушев, Д.Л. Вайнштейн, А.И. Ковалев, Е.П. Коновалов, А.Д. Мухсинова, Т.В. Шлыкова Composition of glaze layer of the 18th century tiles Journal of Physics: Conference Series, 1954 (2021) 012050 (год публикации - 2021).

3. Д. Вайнштейн, В. Вахрушев, А. Ковалев, Е. Коновалов, А. Волков, У. Кологриева, А. Мухсинова, Т. Шлыкова, А. Леонидова Features of microstructure and composition of 18th century Dutch tiles revealed by SEM, XRF, XPS, and TOF-SIMS Acta Materialia Turcica INTERM 2021 Abstract Book (2021), Volume INTERM 2021 Abstract Book, Issue , 08.11.2021 (год публикации - 2021).

4. Д. Вайнштейн, В. Вахрушев, А. Ковалев, Е. Коновалов, А. Волков, У. Кологриева, А. Мухсинова, Т. Шлыкова, А. Леонидова, М. Шипова Features of Microstructure and Composition of 18th Century Dutch Tiles Revealed by SEM, XRF, XPS, and TOF-SIMS AIP Conference Proceedings, - (год публикации - 2022).