Over de hele wereld liggen duizenden scheepswrakken op de zeebodem, bewaard in sedimenten en koud water. Maar wanneer een van deze schepen uit de diepte wordt gehaald, het hout begint snel te verslechteren. Vandaag, wetenschappers melden een nieuwe manier om 'slimme' nanocomposieten te gebruiken om een ​​16e-eeuws Brits oorlogsschip te behouden, de Mary Rose , en zijn artefacten. De nieuwe aanpak zou kunnen helpen om andere geborgen schepen te behouden door schadelijke zuren te verwijderen zonder de houten constructies zelf te beschadigen.

De onderzoekers presenteren hun resultaten vandaag op de 256e National Meeting &Exposition van de American Chemical Society (ACS).

"Dit project begon bij een glas wijn met Eleanor Schofield, doctoraat, die hoofd natuurbehoud is bij de Mary Rose Trust, " herinnert Serena Corr zich, doctoraat, hoofdonderzoeker van het project. "Ze werkte aan technieken om de houten romp en diverse artefacten te behouden en had een manier nodig om de behandeling in het hout te richten. We hadden gewerkt met functionele magnetische nanomaterialen voor toepassingen in beeldvorming, en we dachten dat we deze technologie misschien zouden kunnen toepassen op de Mary Rose ."

De Mary Rose zonk in 1545 voor de zuidkust van Engeland en bleef onder de zeebodem tot ze in 1982 werd geborgen, samen met meer dan 19, 000 artefacten en stukken hout. Ongeveer 40 procent van de oorspronkelijke structuur overleefde. Het schip en zijn artefacten geven een uniek inzicht in de zeevaart van Tudor en hoe het was om in die periode te leven. Een ultramodern museum in Portsmouth, Engeland, toont de romp en artefacten van het schip.

Terwijl begraven in de zeebodem, zwavelreducerende mariene bacteriën migreerden naar het hout van de Mary Rose en produceerde waterstofsulfide. Dit gas reageerde met ijzerionen van gecorrodeerde armaturen zoals kanonnen om ijzersulfiden te vormen. Hoewel stabiel in zuurstofarme omgevingen, zwavel oxideert snel in gewone lucht in aanwezigheid van ijzer om destructieve zuren te vormen. Het doel van Corr was om zuurproductie te voorkomen door de vrije ijzerionen te verwijderen.

Eenmaal opgestaan ​​van de zeebodem, het schip werd besproeid met koud water, waardoor het niet uitdroogde en verdere microbiële activiteit werd voorkomen. Het conserveringsteam heeft vervolgens de romp gespoten met verschillende soorten polyethyleenglycol (PEG), een veelgebruikt polymeer met een breed scala aan toepassingen, om het water in de celstructuur van het hout te vervangen en de buitenste laag te versterken.

Corr en haar postdoctoraal onderzoeker Esther Rani Aluri, doctoraat, en Ph.D. kandidaat Enrique Sanchez van de Universiteit van Glasgow bedenkt een nieuwe familie van kleine magnetische nanodeeltjes om dit proces te ondersteunen, in samenwerking met Schofield en Rachel O'Reilly, doctoraat, aan de Universiteit van Warwick. In hun eerste stap, het team, onder leiding van Schofield, gebruikte synchrotron-technieken om de aard van de zwavelsoorten te onderzoeken voordat de PEG-sprays werden uitgeschakeld, en vervolgens periodiek als het schip opdroogde. Dit was het eerste realtime-experiment dat de evolutie van geoxideerde zwavel- en ijzersoorten nauwkeurig onderzocht. Deze prestatie heeft geleid tot inspanningen om nieuwe gerichte behandelingen te ontwerpen voor het verwijderen van deze schadelijke soorten uit de Mary Rose hout.

De volgende stap is het gebruik van een nanocomposiet op basis van magnetische ijzeroxide-nanodeeltjes in de kern, die op hun oppervlak middelen bevatten die de ionen kunnen verwijderen. De nanodeeltjes kunnen direct op de poreuze houtstructuur worden aangebracht en met behulp van externe magnetische velden naar bepaalde delen van het hout worden geleid, een techniek die eerder is aangetoond voor medicijnafgifte. Het nanocomposiet zal worden omhuld in een warmtegevoelig polymeer dat de nanodeeltjes beschermt en een manier biedt om ze veilig van en naar het houtoppervlak te transporteren. Een groot voordeel van deze aanpak is dat het de volledige verwijdering van vrije ijzer- en sulfaationen uit het hout mogelijk maakt, en deze nanocomposieten kunnen worden afgestemd door hun oppervlakken aan te passen.

Met dit begrip, Corr opmerkingen, "Conservatoren zullen hebben, Voor de eerste keer, een state-of-the-art kwantitatieve en restauratieve methode voor de veilige en snelle behandeling van houten artefacten. We zijn van plan deze technologie vervolgens over te dragen naar andere materialen die zijn teruggewonnen uit de Mary Rose , zoals textiel en leer."