Een verscheidenheid aan op laser gebaseerde technieken kan worden gebruikt om kleurrijke kunstwerken op metalen te produceren. Echter, elke benadering vereist typisch een ander type laser en zeer specifieke instellingen. In een nieuwe studie, onderzoekers beschrijven hoe een enkele in de handel verkrijgbare laser kan worden gebruikt om drie technieken voor laserkleuring op metaal te bereiken, de technieken praktischer maken voor een breed scala aan toepassingen in het maken van kunst en sieraden, met de mogelijkheid van massaproductie.

"Door de laserverwerkingsparameters te wijzigen, we regelen de verwarming van het metalen oppervlak in het temperatuurbereik van het smeltpunt tot koken en hoger, " zei Nadezhda Shchedrina, lid van het onderzoeksteam onder leiding van Galina Odintsova van de ITMO Universiteit in Rusland. "Na laserverwerking, er ontstaan ​​verschillende micro- en nanostructuren, die optische effecten creëren die de kleur van het behandelde oppervlak veranderen."

In het journaal Optische materialen Express , de onderzoekers rapporteren eenvoudige en betrouwbare methoden voor het gebruik van een laser die pulsen van nanoseconden uitzendt om een ​​groot kleurenpalet op metaal te creëren. De technieken zijn niet al te tijdrovend en kunnen worden gebruikt om grote of kleine afbeeldingen te maken.

"Onze resultaten maken een nieuw type kunst en design mogelijk, " zei Yaroslava Andreeva, lid van het onderzoeksteam. "We willen de laser introduceren als een techniek voor effectieve artistieke expressie die nieuwe mogelijkheden biedt voor kunstenaars."

Kleurrijke technieken

De onderzoekers pasten drie methoden toe om metaalkleuring met lasers te manipuleren:laseroxidatie, vorming van lasernanodeeltjes en laserstructurering. Ze creëerden een kleurenpalet op basis van hun nieuwe benaderingen en zijn van plan dit in de loop van de tijd uit te breiden.

Voor laseroxidatie, de onderzoekers beschrijven hoe ze een laser kunnen gebruiken om een ​​dunne oxidefilm op het metalen oppervlak te produceren die kleur creëert als gevolg van lichtinterferentie die in de film optreedt. Dit kan kleur creëren over een groot deel van het metaaloppervlak.

De onderzoekers schetsen ook de tweede methode, die een laser gebruikt om subgolflengte nanodeeltjes - ongeveer 5 tot 50 nanometer - op metaal te vormen. Wanneer omgevingslicht deze nanodeeltjes raakt, het creëert kleuren door een optisch fenomeen dat bekend staat als oppervlakteplasmonresonantie. De kleur kan worden gewijzigd door de grootte en vorm van de nanodeeltjes te veranderen. Deze methode is handig voor het aanbrengen van kleur op edele metalen, zoals zilver, en vereist geen speciale monstervoorbereiding.

De derde methode voor laserstructurering omvat het gebruik van een laser om het metalen oppervlak gedeeltelijk te smelten om een ​​patroon van fijne parallelle groeven of spleten te vormen die bekend staat als een periodiek rooster. De lichtverstrooiing van deze structuren leidt tot kleuren die afhankelijk zijn van de waarnemingshoek. Deze techniek kan worden gebruikt om meerdere afbeeldingen op hetzelfde metalen oppervlak te maken, waarbij elke afbeelding alleen onder een bepaalde hoek kan worden bekeken, waardoor het toepasbaar is voor bescherming tegen vervalsing van metalen producten.

Kunst maken met lasers

De onderzoekers gebruikten hun nieuwe methoden om een ​​verscheidenheid aan kunstwerken te produceren. Met laseroxidatie, ze maakten een kleurentijdschriftillustratie op titanium. Ze maakten ook zilveren sieraden met gekleurde laserversiering om het gebruik van nanodeeltjes te demonstreren, en gebruikte laserstructurering op roestvrij staal om afbeeldingen te maken die van kleur en uiterlijk veranderden wanneer ze vanuit verschillende hoeken werden bekeken.

"Deze methoden bieden een breed scala aan manieren om ideeën in sieraden of andere soorten metalen kunstwerken te implementeren zonder gebruik te maken van verbruiksartikelen of giftige chemicaliën, " zei Lutoshina Daria, een lid van het onderzoeksteam van Odintsova. VP Veiko, die het idee voor dit project ontwikkelde, voegde toe dat het kleurenpalet kan worden uitgebreid door een oppervlak te creëren met nanodeeltjes gemaakt van verschillende metalen.

De onderzoekers zeggen dat de laseroxidatie- en structureringsbenaderingen betrouwbaar genoeg zijn om te gebruiken voor massaproductie en het maken van individuele kunstwerken. Ze blijven de nanodeeltjesmethode ontwikkelen om deze stabieler te maken voor dagelijks gebruik. De onderzoekers werken ook aan uitbreiding van het aantal metalen waarop de methoden kunnen worden toegepast.