材料學 概論1-1

人類大約從2萬5千多年前就開始製作裝飾用的塗料了。像是透過燒黑的木頭或身邊的紅土、黃土、白土等磨成細粉，再與骨髓、脂肪、蛋、樹脂等發黏的物質混合成塗料後，用手、棍子、纖維等工具塗抹在洞穴牆壁上，就形成了最早的顏料/塗料了。

到了西元前一世紀到四世紀間的埃及希臘，人們開始使用雞蛋、蜂蠟、樹脂、動物膠(牛)等，混合煙灰、石膏、赭石、孔雀石、人造玻璃等色粉，製作成彩繪塗料。

從遠古的西方與東方的彩繪材料歷史中可以發現，所謂的「繪畫材料」指的是將「黏著劑 Binding media」與「色粉pigment」混合在一起所形成的塗料。其中組成成分中有2個主角、2個配角。

2個主角：

「黏著劑Binding media」：顏料的展色劑(Vehicle)，功能在使顏料中的細微顆粒粉末相互黏結，並形成具黏附性的乾燥塗膜。依材質特性可以簡單區分成五大類：蠟、樹脂(天然/人造)、蛋白質、碳水化合物、油。

「色粉Pigment」：粉末狀的有色物質，用於製成顏料、印刷墨水與其他工業產品。可以簡單區分成礦物色粉(pigment)、色澱(lake)、染料(dye)

配角1「稀釋劑thinner」

在調製顏料的過程中，首先必須先將黏著劑從「固態」溶解成「液態」，以方便將其與色粉混合。在黏著劑溶解的過程當中，就需要介紹第一配角「稀釋劑thinner」。不同性質的黏著劑，有它必須相互配合的稀釋劑，例如：蛋白質與碳水化合物常見的稀釋劑為水；油與蠟的稀釋劑有松節油、礦精、二甲苯、樟腦油...等;不同的稀釋劑，又會受到使用環境的溫溼度與稀釋劑本身的蒸氣壓不同，使稀釋後的塗料與黏著劑有不同的乾燥特性。

「稀釋劑thinner」：用來使固態的黏著劑溶解成液態的稀釋用乾燥後的塗膜揮發性液體，透過稀釋使繪畫材料可以被操作使用，並由揮發的過程使繪畫材料達到乾燥/結膜的結果。

配角2：「添加劑/助劑additives」

添加劑與助劑都是為了要增進操作時達到某些特定的目的而增加的外來物質，這些添加劑/助劑在塗膜乾燥後會留在塗膜內部。添加添加劑的歷史從很早就開始了，像是蛋彩在繪畫時，有時就會添加一點「醋」達到防腐與保濕的目的；傳統以阿拉伯膠為黏著劑的水彩，也會以「蜂蜜」的添加，來增進保濕、防腐的目的，也可以透過添加碳酸鈣、立德粉、滑石粉等體質顏料，來增加顏料的遮蔽率，達到不透明水彩的效果；傳統以糨糊為黏著劑的書畫裱褙，就會以添加「明礬」來達到糨糊乾燥後，降低糨糊親水性的效果；油畫顏料中，就可以添加含「鉛」、「汞」、「錳」或「化學催乾祭」來加速油膜乾燥的速度，或是添加其他半乾性油來延緩油膜乾燥的速度；台灣傳統「桐油彩繪」也會透過添加「松脂」來增加油膜乾燥速度、硬度與亮度。現代油漆則會以醇酸樹脂(早期亮光漆成分)與原色漆(亞麻仁油成分)混合，促進塗膜的乾燥速度。

「添加劑/助劑additives」：為了要增進操作時達到某些特定的目的而增加的外來物質，這些添加劑/助劑在塗膜乾燥後會留在塗膜內部。

上面所指的材料還是以彩繪塗料為基本範疇，一般在博物館、美術館、古蹟中可能會出現的材料類型還有：

在這些龐大的物質範疇中，文物修護師或相關的藝術工作者，無法皆鉅細靡遺的熟悉他們，所以在國際上的修護材料學與修護師養成教育中，除了基礎的材料學知識外，修護師必須從未來主要要處理的文物材質裡選一個主修，並專攻該類型文物所會遇到的各種材料，像是醫學院的醫生一樣，選擇一專科主修。其中以材料學的專業，有機物比無機物更容易受環境的老化，所以在文物修護的專業中，有機物更為複雜，他們容易受環境中的陽光、溫度、濕度、紅外線、紫外線、生物(蟲/菌)、汙染物等老化因素影響，而比無機物更快劣化消失。例如：添加礦物色粉的油畫顏料，顏料中的亞麻仁油會比較快受到環境的劣化，而產生細裂紋、裂痕、粉化...等劣化狀況。

材料學的知識就是學習各種材料的物理、化學、備製/使用、老化、保存上的應用知識，要了解材料，就要知道它一切，由內到外的相互關係。