Single-laser teknikker gør reproducerbare kunstværker på metal uden farvestof eller maling

En række laserbaserede teknikker kan bruges til at producere farverige kunstværker på metaller. Imidlertid, hver tilgang kræver typisk en anden type laser og meget specifikke indstillinger. I en ny undersøgelse, forskere beskriver, hvordan man bruger en enkelt kommercielt tilgængelig laser til at opnå tre teknikker til laserfarvning på metal, gør teknikkerne mere praktiske til en lang række anvendelser inden for kunst og smykkefremstilling, med mulighed for masseproduktion.

"Ved at ændre laserbehandlingsparametrene, vi styrer opvarmningen af ​​metaloverfladen i temperaturområdet fra smeltepunktet til kogning og derover, "sagde Nadezhda Shchedrina, medlem af forskerholdet ledet af Galina Odintsova fra ITMO University i Rusland." Efter laserbehandling, forskellige mikro- og nanostrukturer dannes, som skaber optiske effekter, der ændrer farven på den behandlede overflade. "

I journalen Express optiske materialer , forskerne rapporterer simple og pålidelige metoder til at bruge en laser, der udsender nanosekund-varighedsimpulser til at skabe en stor palet af farver på metal. Teknikkerne er ikke alt for tidskrævende og kan bruges til at oprette store eller små billeder.

"Vores resultater muliggør en ny type kunst og design, "sagde Yaroslava Andreeva, medlem af forskerholdet. "Vi ønsker at introducere laseren som en teknik til effektivt kunstnerisk udtryk, der giver nye muligheder for kunstnere."

Farverige teknikker

Forskerne anvendte tre metoder til at manipulere metalfarvning med lasere:laseroxidation, laser nanopartikeldannelse og laserstrukturering. De lavede en farvepalet baseret på deres nye tilgange og planlægger at udvide den over tid.

Til laseroxidation, forskerne beskriver, hvordan man bruger en laser til at producere en tynd oxidfilm på metaloverfladen, der skaber farve på grund af lysforstyrrelser i filmen. Dette kan skabe farve over et stort område af metalets overflade.

Forskerne skitserer også den anden metode, som bruger en laser til at danne subbølgelængde nanopartikler - omkring 5 til 50 nanometer - på metal. Når omgivende lys rammer disse nanopartikler, det skaber farver gennem et optisk fænomen kendt som overfladeplasmonresonans. Farven kan ændres ved at ændre størrelsen og formen på nanopartiklerne. Denne metode er nyttig til påføring af farve på ædle metaller, som sølv, og kræver ingen speciel prøveforberedelse.

Den tredje metode til laserstrukturering involverer brug af en laser til delvist at smelte metaloverfladen for at danne et mønster af fine parallelle riller eller slidser kendt som et periodisk gitter. Lyset, der spreder sig fra disse strukturer, fører til farver, der afhænger af observationsvinklen. Denne teknik kan bruges til at skabe flere billeder på samme metaloverflade, med hvert billede kun synligt i en bestemt vinkel, gør den anvendelig til beskyttelse mod forfalskning af metalprodukter.

At lave kunst med lasere

Forskerne brugte deres nye metoder til at producere en række kunstværker. Med laseroxidation, de genskabte en farvemagasinillustration på titanium. De lavede også sølvsmykker med farvet laserdekoration for at demonstrere brugen af ​​nanopartikler, og brugte laserstrukturering på rustfrit stål til at lave billeder, der ændrede farve og udseende, når de blev observeret fra forskellige vinkler.

"Disse metoder tilbyder en lang række forskellige måder at implementere ideer i smykker eller andre former for metalkunstværker uden brug af forbrugsvarer eller giftige kemikalier, "sagde Lutoshina Daria, medlem af Odintsovas forskerhold. V.P. Veiko, hvem udviklede ideen til dette projekt, tilføjede, at farvepaletten kunne udvides ved at skabe en overflade med nanopartikler lavet af forskellige metaller.

Forskerne siger, at laseroxidation og struktureringstilgange er pålidelige nok til at kunne bruges til masseproduktion samt til at skabe individuelle kunstværker. De fortsætter med at udvikle nanopartikelmetoden for at gøre den mere stabil til daglig brug. Forskerne arbejder også på at udvide antallet af metaller, som metoderne kan anvendes på.