黑色結殼是北京地區石質文物中常見的病害，也是誘導石質文物進一步風化的主要原因，研究北京地區石質文物表面的黑色結殼形成機理，有助于揭露近年文物快速風化的原因，并為進一步的文物保護工作提供科學依據。納米材料以及納米復合材料以其優異的相容性、滲透性，在國內外的石質文物保護中嶄露頭角，其中石墨烯增強納米材料在光學、電學和防腐蝕領域都取得了較好效果，表面改性可以有效提升石墨烯與基體間的相容性，獲得同時具備二者性能的復合。以草酸鈣、羥基磷灰石為代表的仿生材料對生物材料的形成過程進行模擬仿制，在相容性、耐蝕性等方面表現優異。本研究通過合適工藝制備石墨烯增強納米材料、草酸鈣涂層材料、磷酸鹽仿生材料，并開展對黑色結殼病害有效防治工作。

酸雨溶蝕實驗、耐污染實驗、石膏基底成膜實驗結果表明石墨烯增強納米材料、草酸鈣涂層材料、磷酸鹽仿生材料的制備適用于有黑色結殼病害的石質文物的防護。

此后在北京石刻藝術博物館進行的全鏈條保護實驗，進一步驗證了該處理的效果，有的黑色結殼病害的巖石在清洗，加固，防護后至今未出現明顯變化。本項研究形成針對北京地區不同特征黑色結殼病害防治切實有效的保護材料和工藝，并形成詳細的研究報告，包括相關清洗、脫鹽、加固、防護的現場實驗和施工流程。為之后北京地區大理巖石質文物的黑色結殼實際防治提供科學方案，將具有較好的社會效益。

圖1 天然巖石的自然老化實驗

圖2 北京市石刻藝術博物館樣品黑色結殼清洗

圖3 北京市石刻藝術博物館樣品現場防護