本项目针对上述砖石陶质文物的关键病害，首次制备了具有自主知识产权的16种适合于粘接与回贴、渗透加固、表面防护等不同保护需求微纳米硅基有机/无机保护材料；揭示了有机-无机组分结合方式、协同关系和相互影响规律；量化了影响保护材料寿命的主控因素；获得了保护材料功能失效所服从的规律；证明了硅基保护材料与保护本体的良好兼容性。在多处砖石陶质文物现场的保护应用结果表明，所获得的保护材料可长久、有效、安全地实现针对性的保护效果。具体成果和创新性如下：

    1.微纳米硅基杂化材料的分子设计与制备

    尽管不同地区、不同病因的砖石陶质文物所适合的保护材料不尽相同，但主要是粘结、回帖、加固与表面保护等方面的需求。鉴于此，本项目设计了16种微纳米硅基有机/无机杂化材料。整体分子设计思路主要基于：①二氧化硅（SiO2）、笼形多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）、聚硅氧烷（PDMS）等硅基材料具有优异的基体相容性和耐老化性质；②微纳米材料具有高渗透性；③丙烯酸酯聚合物具有良好的成膜性能、环氧聚合物具有优异的粘接性能、以及含氟聚合物具有突出的耐老化性能和低表面性能; ④两亲性嵌段共聚物具有自组装特性。通过优化无机组分与保护基体的兼容性、以及有机组分对基体的易灌入渗透性，制备了16种有机/无机杂化保护材料，在新型文物保护材料的设计、制备和功能实现等方面取得了原创性突破。

    2. 有机-无机组分协同效应的调控机制及构效关系研究

    通过研究SiO2、POSS和PDMS，以及聚合物嵌段、接枝和无规结构、微纳聚集态等对保护材料性能的影响，揭示了有机-无机组分协同效应的调控机制。增加无机组分有利于提高保护材料的耐热性能、耐水性能和粘接性能；增加笼型结构POSS的含量会有效增加保护材料的透气性能；增加柔韧型PDMS链段的含量会提高保护材料的渗透性，有利于渗透加固保护。PDMS与POSS软硬链段结合，不但提高了保护材料的兼容性，也提高了保护材料的热性能、机械性能和透气性。无机成分限制有机链段运动，提高机械强度、热稳定性和机械拉伸模量；有机组分输送无机与被保护基体有效结合；微纳相结构提高硅基材料吸附性能与疏水性能。

    3. 保护材料功能时效及寿命分析

    通过量化环境因素对保护材料性能的影响，确定了影响有机/无机保护材料寿命的主控因素；通过动态跟踪有机/无机保护材料的协同作用随时间的变化趋势，获得了保护材料功能失效所服从的规律；通过保护材料功能时效与有效性、安全性、耐久性的关系，建立了包括粘接力、色度变化、表面自由能、耐污性能、接触角测试、浸泡吸水参数、毛细吸水性、水蒸气渗透性、渗透性、机械强度、耐盐性、耐冻融性、紫外光照老化、热老化等评估材料耐老化性的方法，构建了保护材料寿命预测分析方法。

    4. 保护材料功能实现的模拟研究

    考虑到砖石陶质文物所处环境的多样性、复杂性和风化特征，分别选择合成所得材料进行粘接、回帖、加固和表面保护的模拟研究。从湿热老化和光老化后文物表面色差、润湿性和机械性能等方面的变化，研究保护材料与本体的匹配性。以二氧化硅晶片模拟砖石陶质文物本体，采用QCM-D技术进行动态跟踪测试，证明微纳米SiO2基、POSS基和PDMS基保护材料具有良好的基体兼容性。同时以模拟样品对保护对象，动态跟踪了保护材料渗透、扩散、聚集、相分离、界面结合情况等对保护效果的影响，确认了保护材料与本体的作用方式及功能实现的途径。

    5. 现场保护应用研究

    将所获得的材料，分别在故宫、兵马俑、钟山石窟、大佛寺石窟、大雁塔、法门寺等多处砖石陶质文物进行现场保护研究。结果表明：所获得的保护材料可长久、有效、安全地实现针对性的保护。本项目获得的研究成果将会在风化砖石陶质文物保护方面产生巨大的应用前景，并可有效地提升材料研究人员关注文物保护的意识，为积极探索文物保护新材料和推广应用起到极大的促进作用。

    本项目执行过程中，已发表SCI收录论文60多篇，最高IF=13.3；出版著作2部；申请专利14项，其中授权发明专利5项。共培养博士生18人，硕士生12人，博士后出站2人，合计32人，其中1人荣获教育部"学术新人奖"，2人获博士生研究生标兵称号，3人获得博士生国家奖学金，2人获硕士生国家奖学金，在读博士生4人出国交流学习；完成培养外国人博士生4人。