دراسة آلية التقوية المسبقة بفوسفو تنجات الباريوم قبل الترميم والترميم الجزئي للمخطوطات الورقية المتدهورة

لماذا إنقاذ الورق القديم مهم

من رسائل العائلة إلى الكتب التي تعود لعدة قرون، تُسجَّل الكثير من ذاكرة الإنسان على الورق. ومع ذلك، يتحلل الورق تدريجياً: يصفر، ويصبح هشاً، وقد يتفتت لأدنى لمسة، خاصة عند ملامسته للماء أثناء الترميم. تستعرض هذه الدراسة طريقة جديدة لتقوية الورق المتآكل بلطف قبل الترميم باستخدام مركب غير عضوي خاص يدعى فوسفو تنجات الباريوم. الهدف هو مساعدة المحافظين على إنقاذ الوثائق والأعمال الفنية الهشة دون التسبب في أضرار إضافية.

مشكلة الورق الهش الحساس للماء

يضعف الورق القديم مع مرور الوقت لأن مكونه الرئيسي، السليلوز، يتفكك تحت هجوم مشترك من الرطوبة والحرارة والضوء والأحماض والميكروبات والحشرات. بالنسبة للورق المتدهور بشدة، غالباً ما تتطلب خطوات الحفظ الروتينية—مثل الغسيل وإزالة الحموضة أو لصق ورقة داعمة جديدة—عوائل أو حمامات مائية. من المفارقات أن هذا الماء يمكن أن يتسبب في تورم الألياف الضعيفة وفصلها وتفككها، محولاً الصفحات إلى عجينة. التجهيزات الجافة التقليدية تتجنب الماء لكنها تقنية تتطلب مهارة ولا تزيل الحموضة. لذلك يحتاج المحافظون إلى طريقة تمنح الورق المتآكل قوة مؤقتة كافية لتحمُّل المعالجات المائية بأمان.

مساعدة كيميائية من خطوتين

الطريقة المدروسة هنا هي معالجة «تقوية مسبقة» تُجرى ليس في الماء بل في الكحولات، التي تسبب تورماً أقل للورق. أولاً، يُدهن الورق بمحلول حمض الفوسفو تنجستيك في الإيثانول، الذي يتخلل شبكة ألياف السليلوز. بعد التجفيف، يُطبق محلول هيدروكسيد الباريوم في الميثانول. حيث يلتقيان داخل الورق، يتفاعلان موضعياً ليكوّنا جسيمات دقيقة غير قابلة للذوبان من فوسفو تنجات الباريوم. أظهرت أعمال عملية سابقة أن هذا الترسيب الموضعي يمكنه منع تفتت الأوراق المتعفنة وإيقاف نزف الأحبار القابلة للذوبان في الماء، لكن الآلية الأساسية لم تكن مفهومة جيداً.

التدقيق: كيف تتفاعل الألياف والجسيمات

لفحص ما يحدث على المستوى الميكروسكوبي، استخدم الباحثون أنظمة نموذجية مصنوعة من نانوفايبرز سليلوزية كربوكسيلية—خيوط سليلوزية دقيقة جداً ومعدلة كيميائياً معزولة في الماء. خلطوا هذه النانوفايبرز مع حمض الفوسفو تنجستيك ولاحظوا أن جزيئات الحمض تلتصق بقوة بالسليلوز، مكونة روابط هيدروجينية متعددة مع مجموعات الهيدروكسيل والكربوكسيل في الألياف. أظهرت تقنيات الطيف والمجهر الإلكتروني أن هذا التفاعل يجذب النانوفايبرز المنفصلة معاً إلى هياكل أكثر كثافة تشبه الصفائح: يعمل الحمض كموصل متعدد النقاط يعيد ترتيب ويجمع شبكة السليلوز. عندما يُضاف هيدروكسيد الباريوم بعد ذلك، يتفاعل مع حمض الفوسفو المنسوب لتكوين جسيمات فوسفو تنجات الباريوم في المواضع التي ارتبط فيها الحمض، مستبدلاً الروابط الهيدروجينية الاتجاهية بروابط أيونية أكثر تجانساً.

من شبكة متراخية إلى درع كثيف ضد الماء

عند تطبيق الكيمياء نفسها على الورق الحقيقي، تحجز رواسب فوسفو تنجات الباريوم المتكونة بين الألياف المتدهورة وعلى سطحها. تكشف صور المجهر أن الورق المتدهور غير المعالج أو المنقوع بالماء يتطور إلى نسيج رخو ورقيق بمسام متسعة، بينما يحافظ الورق المعالج على بنية ألياف متشابكة وكثيفة حتى بعد الغمر. تُظهر قياسات زاوية تماس الماء والاختراق أنه مع ترسيب المزيد من فوسفو تنجات الباريوم، يمتص الورق الماء ببطء وإلى درجة أقل. تؤكد الاختبارات الميكانيكية أن قوة الشد أثناء البلل لورق شوان المعتق ترتفع بشكل ملحوظ بعد المعالجة، في كلا اتجاهي الورقة الرئيسيين، كما تُعادل الحموضة في الورق جزئياً أيضاً.

تبعات لحماية تراثنا المكتوب

ببساطة، تُظهر هذه الدراسة أن تكوين فوسفو تنجات الباريوم داخل الورق المتدهور يحول حصيرة ألياف هشة ومحبة للماء إلى شبكة أكثر كثافة ومقاومة للماء. يعمل المركب الكيميائي كهيكل مجهرِي وكمسد للمسام: يجذب خيوط السليلوز المُضعفة معاً، ويشغل الشعيرات الدقيقة التي كانت ستمتص الماء، ويساعد الورق على البقاء سليماً أثناء خطوات الترميم الرطبة. رغم أن النتائج الحالية تنطبق أساساً على الأوراق الغنية بالسليلوز ولا تجيب بعد عن قضايا القابلية للعكس على المدى الطويل، إلا أنها تقدم تفسيراً واضحاً مدعوماً بالتجربة لتقنية تساعد بالفعل المحافظين على إنقاذ وثائق متدهورة بشدة. وتوفر الدراسة خارطة طريق لتكييف استراتيجيات مماثلة لمواد تراثية أخرى قائمة على السليلوز في المستقبل.

الاستشهاد: Zhu, Y., Luo, Y., Li, Y. et al. Study on the pre-consolidation mechanism of barium phosphotungstate before mounting-repairing of degraded paper historical relics. npj Herit. Sci. 14, 145 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02402-0

الكلمات المفتاحية: حفظ الورق, التراث الثقافي, ألياف السليلوز, التقوية المسبقة, فوسفو تنجات الباريوم