古文物之材質種類、結構、化學成分、形貌等的研究，可為其本身之材料來源、加工程序、文化交流、使用或埋藏過程環境變遷等提供重要資訊。隨著科學檢測技術日新月異，許多非破壞性檢驗技術不斷推新，讓古器物的科學研究日益可行。
台灣博物館在2013年舉辦首屆「非破壞性文物材質檢測工作坊」，今年4月30日邁入第二屆，「2016非破壞性文物材質檢測工作坊」邀集國立台灣博物館典藏管理組研究員、成功大學地球科學系教授、行政院原子能委員會核能研究所化學組工程師、中央研究院歷史語言所研究員、國立故宮博物院登錄保存處研究員、台灣師範大學文物保存研究維護中心、中央警察大學鑑識科學系教授、林業試驗所木材纖維組研究員等九組相關研究專業人員，發表九篇論文，涵蓋青銅器、鐵器、瓷器、紙質、玻璃、木質等，年代從史前跨越至近代，對於文物的修復、保存、鑑定、貿易等提供重要的線索。
金屬器檢測
＆核廢料之天然類比
由台灣博物館典藏管理組副研究員的方建能擔任開場，發表〈青銅器的非破壞性材質檢測〉。銅器的材質科學鑑定項目，主要包括銅器本體合金的化學成分、鑲嵌物及鏽蝕產物的材質種類等三項。很多人誤會台博館建築的圓頂是否為青銅，實質上為黃銅，而塗上綠色油漆。在合金銅器中，黃銅為銅鋅合金，青銅器為銅錫合金。銅中加入適當的鉛和錫，會降低熔點和提高銅液的流動性；錫增加則硬度增加，但錫太高也會致使脆性變大。古銅器經風化後，因保存環境的不同會產生不同種類的鏽蝕產物，就外表觀察有綠斑、紅鏽、黑膜、白層、藍斑等，這些次生物質種類的鑑定，對於「銅器病」的預防相當重要。有害鏽，也就是一般俗稱的銅器病，此中的「粉狀鏽」是青銅器的大敵，有些學者認為它僅是銅與氯的反應造成，為綠色粉末狀的氯化亞銅或鹼化氯化銅；這些鏽蝕綠斑中最常見的礦物成分為孔雀石，但不能說孔雀石礦物質就一定是有害鏽，因同一種礦物有不同的型態，可導致穩定或不好的鏽，還需配合環境討論，有溫濕度、空氣水土壤、微生物、有機酸等多重因素。鏽蝕產物中的某些次生礦物種類，近年來也被提出可被用來當作銅器真偽鑑定的依據，經統計青銅器在自然環境中，理論上可出現至少81種鏽蝕產物，其中屬天然產物者77種、可人工合成者22種、曾出現在古銅器物上有35種。又，青銅器常含鉛，一般而言超過5％即是人為刻意加入，然而在冶金過程中，因鉛成分的不互溶所產生的偏晶反應，常使銅器在合金化學成分檢測時出現爭議，同一物的不同測量點數值差異大，需注意檢測數值代表的意義。
透過科學檢測，古器物的鏽蝕不只與鑑定真偽相關，也可作為核廢料處置的重要類比。〈利用X光斷層攝影技術分析金屬器具鏽蝕的初步研究〉、〈漢本遺址青銅器文物檢測與分析〉的研究起始肇因於核廢料處置計畫。於核能事業中，核燃料循環的起始（鈾礦的探勘開採）及終結過程（放射性廢棄物最終處置）與地質環境息息相關。使用過的燃料束先置於鑄鐵內襯容器再以純銅包封，為確保放射性廢棄物在衰變至環境背景值前，能與人類生物圈完全阻絕，評估其容器在深層地質埋藏處置的鏽蝕率也就至為重要。而檢測考古出土器物，藉其類比放射性廢棄物儲存桶材，在自然條件下於相關地質環境條件中，物質變化之演育歷程就成為重要的驗證方法之一，可彌補實驗室試驗及現地試驗在時間與空間尺度上的不足，並提高深層地質處置概念技術評估之信賴度，也就是所謂的「天然類比（Natural Analog）」研究法。
由成功大學地球科學系教授吳銘志發表報告，該研究檢測的考古鐵器文物分別出自1800年前蔦松文化的道爺遺址、300多年前荷據時期的社內遺址，以及100 多年前日治時期的大龍峒遺址；其地質條件均屬於全新世的沖積層，主要由礫石、砂和黏土所組成。推算結果顯示，道爺遺址的鐵器，其鏽蝕速率可達到1.0～1.6mm／1800y。此結果可作為核廢料處置的思考。而近年因蘇花改計畫意外發現的新石器時代文化之「漢本遺址」，由「核能研究所高放處置計畫天然類比研究小組工作團隊」的行政院原子能委員會核能研究所化學組副工程師蔡翠玲發表報告，該研究以漢本遺址發現的三件青銅器作為檢測對象，利用X光螢光光譜術、拉曼光譜分析儀、X光繞射分析儀與微電腦斷層掃描儀之技術，研究青銅飾片、鈴鐺與刀柄之化學組成分、鑑定表面腐蝕產物之結晶礦物，與腐蝕深度。經過檢測，在高放射性廢棄物最終處置的天然類比上可獲得結論：埋藏於地底下約4公尺深度（偏氧化環境），且地處亞熱帶潮濕氣候與現場土壤環境（與腐蝕作用有關的含水率、酸鹼值、導電度）的漢本遺址，由出土青銅器的埋藏年代估算長期腐蝕率介於0.075～0.26μm／y，相對於用過核子燃料廢棄物純銅罐及內鑄鐵材質，埋藏至還原環境（500公尺深度）或乾燥氣候條件下，腐蝕率預期將更小。此初步結果可作為國內「用過核子燃料最終處置計畫」安全評估之銅廢棄物罐天然類比評估技術研究案例探討。
玻璃珠
海上舶來品貿易
在東部的出土金屬器時代遺址中也有著玻璃珠的發現。而這些玻璃珠為古人利用助熔劑在攝氏1000度以上的高溫將石英質材料熔融後製成，因此從出土的玻璃文物化學組成分析可以了解玻璃的製造過程，甚至可以了解其原料的來源地，對於解釋當時的工藝技術或是貿易╱交換體系可以提供必要的科學證據。國立台灣史前文化博物館研究典藏組副研究員楊小青〈台灣東部鐵器時代遺址出土玻璃珠之科學檢測〉，以史前館受委託或自行研究發掘的花蓮縣壽豐鄉之平林遺址，台東縣卑南遺址、舊香蘭遺址及多良遺址出土之玻璃珠進行之初步科學分析做一報告。分析結果顯示，位於縱谷及台東平原的平林遺址及卑南遺址，出土的玻璃珠屬於鉀玻璃系統；而伴隨有龜山式陶片出土的舊香蘭及多良遺址的玻璃珠，卻屬於印度─太平洋珠中最常見的鈉玻璃系統。從兩種玻璃系統中氧化鋁含量的差別，可以了解兩種玻璃珠的石英砂原料，應該來自不同的地質環境：製作舊香蘭及多良遺址玻璃珠的石英砂應該含有相當程度的黏土或長石礦物，而製作鉀玻璃的石英砂則相對純淨，其組成接近於地中海或中國南方製作的玻璃。在目前對南島語族社會的了解，玻璃珠有很長一段時間是珍貴而重要的交易物品，雖然現今對於玻璃珠的製造地和交換流通的管道並不甚清楚，但藉由出土玻璃珠科學分析資料的逐步累積，希望最終可以建構出一、二千年來，從史前到現代玻璃珠在台灣的交換與流動。
民窯青花
燒造工藝探究
九篇報告中唯一以瓷器為檢測研究對象的是〈明末清初景德鎮民窯青花燒造工藝探究〉，由國立故宮博物登錄保存處文物科學研究檢測實驗室執行、副研究員陳東和發表。明代中期以後，由於景德鎮御窯場逐漸衰落，加上「官搭民燒」的制度，民窯遂蓬勃發展起來，其數量、品質和準確概念下的官窯大為不同。景德鎮民窯青花也是在這樣的背景下不斷演化發展，形成具有時代風格與藝術特色的陶藝作品。而不論青花的品質或藝術風格，皆與燒造時所用的材料和技術有關，特別是鈷料的配方、來源及其燒造條件。本研究主要以非破壞的X光螢光分析、顯微拉曼光譜及光學顯微鏡等技術，對故宮近年徵集的數件景德鎮出土的明代晚期民窯青花殘片分析研究，企圖對青花胎釉配方、鈷料的化學組成與來源、燒造溫度，以及繪畫紋飾風格的物質性有進一步的瞭解。透過梳理文獻記載並加以科學實證，可發現文獻記載往往與檢測結果有所出入，無法找出文字所述與作品呈現上的具體關聯性。研究整理將鈷料分為蘇麻離青／蘇渤泥青、陂塘青（平等青）、石子青（無名子）、回青（西域大青／佛頭青）、浙料、珠明料，分述其使用年代、產地、化學成分特色。一般來說，中國境內產的鈷料多是高錳低鐵或高錳中鐵型，相反的，進口的鈷料鐵和砷的含量較高。
繪畫作品
顏料、色度、裱褙用紙
不僅是器物，繪畫作品的檢測也有進展。中央警察大學鑑識科學學系教授張維敦發表〈微量分析技術在繪畫材料鑑識上之應用〉，透過李梅樹紀念館提供之油畫作品與台灣師範大學文物保存維護研究中心之繪畫修復案例微量材料，以掃描式電子顯微鏡╱X射線能譜、顯微紅外光譜法、元素分析╱穩定性同位素質譜法檢測；並取自日、韓、英、法、德、荷等國之現代油畫顏料及現代黏著劑，進行差異性之比較，以評估這些微量分析方法之適用性。透過檢測提供了與畫作真偽鑑識的重要訊息：現代油畫材料中，除油性的銀白打底材外，未見含鉛之成分，而李梅樹使用之材料中，仍有相當大比例的顏料中含有鉛之成分。因此，鉛的存在可做為判斷油畫完成時期的重要訊息。而，元素分析╱穩定性同位素質譜法亦被證實非常適宜進行含蛋白質之動物膠與其他無含氮之植物膠或合成樹脂之鑑別效能。
文物修護內容的範圍愈來愈複雜且多元化，未來需要跨領域團隊之間協調與合作，特別是對於繪畫文物色彩品質之科學性檢測與判斷，除了材料科學的鑑定，色度學的應用也可做為輔助判斷之一。國立台灣科技大學色彩科技研究中心副教授陳鴻興〈繪畫文物之色彩品質檢測與分析〉說明，在環境條件不同的狀況下，肉眼判斷色彩易失真，目前以色度學為依據發展之色彩工程技術已普遍使用在印刷、紡織、油漆及影像顯示等相關領域，它也應可作為文物典藏、展示與實體修復時良好判斷之依據。陳鴻興說明色彩研究之學術應用體系、色彩形成原理到應用，並透過台北市立美術館的陳宜讓〈七面鳥〉、林之助〈小閒〉修復案例等說明繪畫顏料之色彩再現能力、平板電腦螢幕之色彩再現能力、典藏繪畫之色彩變異分析，介紹與顏料相關之色彩量測基本原理，及彩色影像、色彩控制與分析方法，而這些客觀且非破壞之色彩品質檢測方式，將有助於研究人員與修復師對於繪畫文物之客觀且正確之色彩品質分析，而色彩工程的應用也可從修復延伸至複製品上。
繪畫的重要載體──紙張，亦受到重視。林業試驗所木材纖維組研究員徐建國發表〈裱褙用紙之研製及性質分析〉。台灣裱褙用紙可概分為棉紙和宣紙二大類，棉紙以構樹纖維為主要原料，其撕裂強度、耐摺力及破裂強度高、剛度高、透氣度亦高，但質地較粗糙，吸水度較差，因此裝裱時需糊濃，在未來將不好揭裱；台灣宣紙則以雁皮漿為主要原料，再加入竹漿及稻草漿抄成，特性與棉紙相反。中國大陸裱褙用紙則主要以青檀皮及稻草漿組成的宣紙為主，其紙張撕力、耐摺力、破裂強度低，紙力差，平滑度與台灣宣紙相近。日本則以楮皮為主要原料，並會加入三椏或雁皮等細纖維，使紙張質地細緻並具光澤，撕力、耐摺力、破裂強度俱佳。徐建國該實驗選用雁皮纖維和鳳梨葉纖維做為自製裝裱紙材料，希冀可研發出兼具宣紙細緻吸水和棉紙強度的紙張，經過抄製成紙過程中的各項檢測及裝裱完成作品的各項性質評估，可發現鳳梨葉纖維表現佳，耐摺強度高、白度佳，利於作品保存；唯其吸水性較差，影響用糊濃度。只要能再加以改良，將會是另一種優良的裝裱用紙原料。
木質神像
在地化的宗教與科技
一貫道天皇學院一貫道研究所教授林仁政發表之〈台灣傳統木質神像檢視與鑑定─以諸羅知縣周鍾瑄神像為例〉，以嘉義城隍廟「周鍾瑄木雕神像」為檢測對象。國定古蹟嘉義城隍廟收藏著全台唯一清治時期的諸羅縣知縣周鍾瑄木雕神像，歷經近300年，在2014年經文化局公告登錄為一般古物，但神像遭蟲蛀蝕等損壞嚴重。文化局特別聘請古物維護學者林仁政及文物修復師莊竣傑等進行修復。林仁政表示，檢視時發現木雕神像已有白蟻長出翅膀、蠹蟲的痕跡，原彩繪層亦因長期被焚香濃煙燻黑，鬍鬚微微欲墜。在維護處理前，知縣周鍾瑄木雕神像本身的歷史及所代表的文化意義是執行維護動作前評估的主要考量。周鍾瑄（1671～1763）是貴州貴筑人，康熙五十三年（1714）年擔任諸羅縣知縣；隔年由其捐俸興建嘉義縣城隍廟，任內更主修《諸羅縣志》，對嘉義地區貢獻良多、受民感念，因而在乾隆年間雕成神像供奉於城隍廟內。該團隊為神像進行兩個月的健檢，建立基本資料，並透過紫、紅外線及X光檢測，穿透文物表面藉以察看其色層和內部，對文物媒材進行測試、清潔、加固、填補等針對劣化、損壞之處進行適當的維護，以利長久保存神像。透過檢測可清楚的發現圈椅乃為泥塑製成，裡面的加固鐵線則為現代所製成；而原來的彩繪被遮蓋，或許是生漆或許是壓克力顏料等，則還有待更精細的科學檢測，才能還原周鍾瑄木雕神像的最初樣貌，這也將成為林仁政團隊下一階段的研究目標。
