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墨锭作为文房四宝之一，与笔、纸、砚共同构成了中国书画艺术的基础。在中国书画艺术中，笔墨的运用至关重要，而墨锭则是实现这一艺术表现力的关键。通过研磨墨锭，书画家能够获得丰富多变的墨色，从而创造出干、湿、浓、淡、枯等多种墨韵效果，使作品更具层次感和艺术感染力。现代科学技术的发展为定性定量检测墨的物理化学性质提供了有利条件。目前，对于墨及其成分的检测已取得一定成果，主要包括墨的元素组成、微观结构、烟料和胶的成分性质，以及墨的保存与保护等。但是，这些研究多是对墨锭的单一性质进行研究，且涉及的样品量较少。若联合多种表征手段，系统探究不同墨锭之间的联系与差异，不仅可以更全面地认识墨的性质、性能特点，也可为构建墨等写印材料基础数据库提供重要的数据支持，还可为墨的使用、鉴别和保存提供科学依据。
通过XRF，可以测量出墨锭的组成元素并且分析其含量；通过纳米粒度仪的动态光散射原理精准测定墨颗粒的聚集状态与尺寸大小；通过光学接触角测量仪，检测墨锭表面的亲、疏水性效果。这些无损、微损检测与分析有助于推进对传统墨锭的科学认识，揭示它们之间的区别与联系，更好地理解制墨工艺原理。然而这些物理、化学性质还受原材料品质、年代、保存状态等因素共同作用，需要使用更先进的表征手段来揭示这些内在因素的影响，在后续的研究中进行更加详细的探究，以更全面、准确地了解墨锭的性质和特性，并为传统墨锭的鉴赏和品质研究提供科学支撑。
图1. 9种墨锭样品中纯墨部位的XRF光谱
图2. 1#、7#、8#三种墨锭样品的XRF元素分布图
利用动态光散射（DLS）技术可测得悬浮液中的粒径分布，在该研究中利用DLS技术得到的是悬浊墨液中聚集态碳颗粒的大小，即墨颗粒团簇的尺寸分布状态。DLS粒径分布结果（图3）显示：胶含量较低的1#、5#、9#样品峰位置相对偏左，即墨颗粒聚集成的二级颗粒粒径相对较小；胶含量高的8#样品聚集性颗粒粒径最大，且粒径分布较宽，这是因为小粒径的碳颗粒在胶的作用下会发生一定程度的聚集；对于胶含量相对高的4#和6#样品，由于其一级颗粒粒径较小（约50 nm，油烟），在溶液中聚集产生的二级颗粒尺寸也相对较小。
图3. 不同墨锭样品分散在水中的碳颗粒DLS粒径分布图
图4. 不同墨锭样品表面水滴接触角的图片
为进一步探究墨锭的亲、疏水性，本研究在墨锭较光滑的表面进行水滴接触角测试，来探究水对墨锭表面的润湿程度。为消除重力的影响，试验水滴的体积均为2 μL。由图4可知：1#、5#样品的水滴接触角θ＜90°；9#样品的接触角也相对较小，为101.5°；其他墨锭的接触角均大于105°，尤其是7#和8#样品，分别为117.1°和120.4°。结合之前不同样品中的元素组成及成分分析结果，墨锭表面水滴接触角的大小与胶烟比有一定联系：1#、5#、9#样品中的C/N比较高，热重分析中第二阶段（主要为胶料）的失重较少，即胶含量相对较少，对应的接触角均偏小；而7#、8#的C/N比相对较低，热重分析中对应胶料的失重比例较大，对应的接触角数值偏大。根据温泽尔方程，固体表面的粗糙度越大，其接触角越小。通过对墨锭外观的细致观察，发现1#、5#和9#墨锭的墨质较酥松，甚至出现开裂现象，即其粗糙度较大，而胶含量高的墨锭表面相对致密和光滑，其接触角较大。此现象与温泽尔方程高度自洽。
参考来源：高自港，吴春芳，朱子锐，等.中国近现代古法制作墨锭的检测与分析[J]．文物保护与考古科学. 10.16334/j.cnki.cn31-1652/k.20230302837