據中國激光雜志社網，于2025年10月29日報道，在未來的文化遺產保護中，如何以最小干預實現最大程度的修復與保存已然成為我們無法繞過的話題。激光技術——這一曾被視為工業與**領域尖端科技的手段，正悄然跨越領域，成為文物修復領域的“革命性畫筆”。它以超高精度、無接觸、無殘留的特性，重新定義文物修復的科學與藝術邊界，成為延續文明記憶的“科技橋梁”。從三星堆青銅器的精細除銹，到敦煌壁畫的無損加固，再到脆弱古籍的裂紋修復，激光技術已經來到時代舞臺的前沿，在文化遺產保護方面綻放出獨屬于自己的光彩。
激光文物修復技術原理
當下的激光文物修復技術主要可分為激光清洗技術與激光掃描技術，可根據修復文物需求側重使用其中之一。
激光清洗技術基于選擇性光熱效應和機械沖擊原理，通過高能激光束精確照射文物表面，使污染物或基體吸收能量后氣化或產生瞬時熱膨脹/振動，從而實現污染物的剝離。常用的激光清洗方法有干式清洗法、液膜法、惰性氣體法與瓊脂法。其中干式清洗法直接利用脈沖激光輻射，通過基體或粒子的熱膨脹分離污染物。而液膜法則預先沉積液膜，激光被基體吸收后引發界面液膜爆發沸騰，由此產生的沖擊力可高效去除銹蝕且減少熱損。惰性氣體法同步吹送氣體防止再污染，瓊脂法則利用凝膠吸附污染物并降低機械應力。
對于藝術價值高的文物，采用激光清洗能夠有效避免統的機械、化學清洗方法存在著有殘留和給器物表面造成劃傷的風險，從而在清理的過程中更好的保護文物的完好性。中國文化遺產研究院的團隊[1]便采用激光清洗中的液膜法完成了對一批青銅鎏金文物銹蝕去除，并確保清洗后的文物在三維視頻顯微鏡觀察下可以良好地保留加工工藝的痕跡，并且無殘留、無新的劃傷。
激光掃描技術則是通過非接觸式激光測距系統主動發射激光束，高速采集文物表面海量三維點云數據，形成高精度空間拓撲信息，繼而通過點云去噪、配準與數據精簡等預處理，構建完整的三維網格模型。針對破損部位，利用幾何修補算法實現數字化復原，最后通過紋理映射技術還原表面肌理，從而在虛擬環境中精準重建文物的原始形態，為物理修復提供可視化依據與數據支撐。該技術憑借其非接觸、高精度與全息性特點，有效規避傳統測繪中的二次損傷風險，實現了文物保護與數字化存檔的深度融合。
雖側重點不同，但兩種技術都在自己的應用領域發揮巨大作用，預示著激光技術在文物修復領域巨大的發展潛力。
激光文物修復技術的典型應用
1.古籍文獻重獲新生
宋元古籍在時間的洗禮下不可避免地面臨著脆化、粘連、帶有霉斑等問題，就算是已經發現的古籍也可能因為保存環境的欠缺而產生裂紋，古籍修復早已成為當下文物保護的重要一環。紙質文獻修復要求精度極高與可逆性，傳統修復技藝依賴手工托裱，雖能延續古籍生命，卻不可避免地改變了文物的原始狀態——紙張變厚、失去柔韌性，甚至遮蓋原始墨跡。而激光修復基于光熱選擇性與光化學效應，能夠通過特定波長激發古籍分子間的鍵合重組，實現微米級裂紋的熔合修復。而對于殘頁則可使用激光掃描技術，通過多光子成像技術先對裂紋路徑與墨跡分布進行三維建模，再以激光精準修復，從而實現無需拆卷、無需涂膠的原位修復，最大程度上遵循紙質文獻修復的基本原則。
廈門大學檔案館基于激光作用于紙張纖維的“燒蝕冷卻”原理，通過智能控制平臺實現即時調整清洗參數，并針對不同污染物靈活調控激光器參數，充分發揮了激光技術非接觸、高精度、可調控等特性，最終實現紙張纖維無損高效清洗的修復目標，這為激光技術進一步用于古籍修復提供新的可能[2]。
2.三維掃描與數字孿生
相較于簡單的物理修復，激光三維掃描技術正為文物構建高精度的數字孿生體。該技術通過激光雷達或結構光對文物掃描，以此獲取文物表面毫米級甚至微米級的幾何與紋理信息，從而生成可量測、可虛擬修復、可無限次展示的數字模型。這不僅是珍貴的數字檔案，更能通過VR/AR技術讓公眾沉浸式體驗，確保即便在原物需要封存保護的情況下，文明的火種依然能在數字時空得以永續。
廈門大學李淵教授帶領團隊研發出“點云”技術專利，并利用三維激光掃描、無人機傾斜測繪、建筑信息模型等先進技術為這座小島建起龐大的空間數據庫，并為標志性建筑八卦樓建立了全息數字檔案。從泛黃的舊地圖到精細的數字化影像，鼓浪嶼這座歷史悠久的小島在數字新時代迸發出新的生機活力。
3.三星堆青銅器的無損去銹與三維重建
三星堆遺址出土的青銅器，以其神秘的造型和精湛的工藝，展現了古蜀文明的輝煌。這些千年瑰寶在埋藏過程中，表面形成了復雜的腐蝕層，其中不僅包含無害的穩定銹蝕，更潛伏著被稱為“青銅病”的粉狀有害銹。這種有害銹在潮濕環境中會持續擴散，最終導致器物粉化潰爛，傳統機械或化學除銹方法難以在清除有害銹的同時確保文物本體安全。激光清洗技術的發展為三星堆青銅器的應用提供了新的可能性，基于選擇性吸收原理，銹層在激光作用下將會迅速氣化或振動剝離，從而確保熱量不會損傷文物本體，最終真正實現“微米級精度”與“零物理接觸”的無損清洗。
電子科技大學太赫茲科學技術四川省重點實驗室[3]首次通過太赫茲波對青銅文物進行層析成像分析，在不損害文物的前提下成功生成青銅器銹層的三維成像圖，為激光技術在三星堆文物修復方面提供新的可能性。
4.敦煌壁畫防霉加固
敦煌莫高窟的壁畫承載著跨越千年的藝術與信仰，卻無時無刻不面臨著起甲、酥堿、霉變等嚴峻挑戰。傳統的物理、化學手段雖能完成防霉加固的任務，卻往往難以從根本解決問題，甚至可能引入新的損害與風險。而激光技術的出現為這場與時間的賽跑提供了新的“無痕”解決方案，相較于傳統方法，激光加固技術展現出其“由內而外”的獨特優勢。首先將光敏納米復合材料作為加固介質，當特定波長的低能量激光束穿透顏料層微孔，精準照射至預先滲透的加固劑時，會引發其發生快速的光交聯反應，在壁畫內部實現瞬時聚合固化。這一過程猶如對起甲的顏料層進行微觀“點焊”，從根源上將其重新錨固，而表面不留任何痕跡，完美規避了傳統涂刷方式可能導致的眩光、色差或質感改變，真正實現了“無痕加固”。
在防霉方面，激光技術則扮演著高效“光滅菌”的角色。石窟內潮濕環境滋生的霉菌，其菌絲體不僅污染畫面，更會分泌酸性物質腐蝕顏料和地仗層。脈沖紫外激光能通過光化學效應直接破壞霉菌孢子及菌絲的DNA結構，使其徹底失活。這種非接觸式的物理清潔方式能夠深入顏料微孔和裂隙，清除化學藥劑難以觸及的頑固微生物，同時整個過程不產生熱效應，避免了對照敏礦物顏料的潛在熱損傷，亦無任何有害物質殘留。中國-中亞人類與環境“一帶一路”聯合實驗室的王聰團隊對鉺激光清洗技術展開深入研究[4]，核心機理在于其2940 nm的波長恰好與水分子和羥基(-OH)、氨基(-NH)等基團的振動吸收峰高度匹配，從而使得激光能量被污染物中的-OH/-NH基團選擇性吸收，產生瞬時高溫，使污染物熱解、氣化或碎裂剝離。同時配合潤濕劑使用，還能起到隔熱和保護下層文物的作用。
自2016年啟動的“數字敦煌”項目，則讓敦煌壁畫實現從“搶救性保護”到“創造性轉化”。敦煌研究院通過激光掃描、多光譜采集等前沿技術，成功構建出壁畫的“數字孿生”模型，科技讓文物“走出”戈壁，讓居家觀畫成為日常，更讓千年壁畫獲得跨越時空的生命力。
技術挑戰與未來展望
自激光文物修復技術引入至今，因其非接觸、高精度、可控性強等核心優勢，已成為現代文物保護不可或缺的力量。它不僅解決了傳統方法難以處理的諸多瓶頸問題，更推動了“預防性保護”和“數字化保存”理念的落地，極大程度地推動了現代文物保護的發展。然而，該技術仍面臨挑戰：對不同復雜成分污染物的識別與參數適配仍需大量基礎研究，且激光修復所需設備成本較高，在清理文物過程中，對于深層、內部病害的干預能力仍有限。同時當下的激光修復技術仍存在技術局限[5]，激光掃描有時會產生掃描死角，從而導致模型孔洞，需插值修補。而某些珍貴文物無法采用物理方式消除反光，當前技術仍存在精度限制。
而在未來對激光修復技術的進一步研究中，除去對技術本身的改進，多技術融合、智能化與標準化也將成為重要一環。當下AI技術的高速發展與更高水平的激光系統為激光修復提供了廣闊的發展舞臺，通過引入人工智能圖像識別，能夠實現激光清洗路徑的自動規劃與實時反饋控制。對多光譜復合激光系統進行改進，使其能夠一次性完成檢測、清洗、加固等多重任務，進一步提高修復效率。繼續提升激光掃描精度與速度，構建全息化數字孿生庫，讓文物的數字永生不僅僅存在于構想中。相信隨著激光技術、材料科學和考古理論的深度交叉融合，激光修復將不僅僅是一門技術，更將成為一門藝術，確保每一件歷經滄桑的國寶，都能以其最本真的姿態，將歷史的故事傳遞給下一個千年。
