Je eigen keramiek maken kan een manier zijn om je creativiteit te uiten, maar sommige technieken en materialen die in het proces worden gebruikt, kunnen slecht nieuws zijn voor uw gezondheid en het milieu. Indien niet goed voorbereid, sommige geglazuurde keramiek kan potentieel schadelijke zware metalen uitlogen. Wetenschappers rapporteren nu vooruitgang in de richting van een nieuw type glazuur dat gouden en zilveren nanodeeltjes bevat, die minder giftig en milieuvriendelijker zijn dan de huidige formuleringen, terwijl het nog steeds levendige kleuren biedt.

De onderzoekers presenteren hun resultaten via het online platform SciMeetings van de American Chemical Society (ACS).

Glazuren maken keramiek glanzend en waterdicht, en ze voegen ook kleur toe, die wordt onthuld door het kleiobject in een oven te bakken. Van deze materialen is bekend dat ze potentieel schadelijke ingrediënten bevatten, hoewel veel fabrikanten ze nu hebben verwijderd. "Maar ook vandaag je kunt nog steeds keramische glazuren op de markt vinden die schadelijke zware metalen bevatten, " zegt Ryan Coppage, doctoraat, hoofdonderzoeker van het project. "Om de helderste kleuren te bereiken, moesten traditioneel grotere hoeveelheden zware metalen worden gebruikt, zoals barium en cadmium, die van het oppervlak kunnen uitlogen en op dergelijke niveaus giftig zijn."

Om een ​​veiliger glazuur van de gewenste kleur te ontwikkelen, de onderzoekers wendden zich tot kleine nanodeeltjes van goud en zilver. Hoewel deze metalen technisch als "zwaar, in kleine hoeveelheden worden ze als goedaardig beschouwd. ze worden vaak gebruikt in medische toepassingen, zoals in injecties voor reumatoïde artritis en als ingrediënten in antimicrobiële preparaten. Goud en zilver hebben een zeer herkenbare gele of witte metaalglans wanneer ze op macroschaal worden gezien, maar wanneer teruggebracht tot het niveau op nanoschaal - dat wil zeggen, tussen 1 en 100 nanometer per deeltje - ze kunnen totaal verschillende tinten aannemen. Hun kleur verandert, afhankelijk van de grootte van het deeltje; gouddeeltjes op nanoschaal kunnen diep rood en blauw produceren, en kleine zilveren kunnen rood of zelfs felgroen lijken.

Zoals het blijkt, gouden en zilveren nanodeeltjes worden al eeuwenlang gebruikt in kunstwerken, zonder dat ambachtslieden het weten. "Nanodeeltjes die in historische werken werden gebruikt, waren eerder incidenteel dan opzettelijk, " zegt Nathan Dinh, die in het team werkte. Hij en Coppage zijn aan de Universiteit van Richmond. In de middeleeuwen, ambachtslieden maalden goud en zilver tot een zeer fijn poeder of gebruikten goud- of zilverzouten in hun ambachten, zoals felgekleurde glas-in-loodramen en kelken. "In de moderne tijd, niemand heeft de gouden en zilveren nanodeeltjes echt helemaal opnieuw in glazuren gestopt, zodat ze kunnen worden gebakken in dezelfde ovens die kunstenaars tegenwoordig gebruiken, Dinh zegt. "Dat is wat we proberen te doen met ons werk. Ons doel is om historische technieken te implementeren met behulp van moderne technologie en knowhow."

Om het optimale keramische glazuur te bereiken, de onderzoekers begonnen met een eenvoudige glazuurbasis en vermengden deze met verschillende combinaties en maten van goud- en zilverzouten en nanodeeltjes. Vanaf daar, ze brachten deze testglazuren aan op kleiobjecten en bakten ze in een traditionele keramische oven die door lokale kunstenaars werd gebruikt. Door microscopisch onderzoek, de onderzoekers ontdekten dat het bakproces de vorm en grootte van de nanodeeltjes verandert, wat op zijn beurt de uiteindelijke kleur beïnvloedt. De resulterende tinten waren afhankelijk van de bron van de metalen, evenals de gebruikte concentraties. En door beide metalen in hetzelfde glazuur te combineren, Dinh en Coppage konden een breed scala aan kleuren produceren met dezelfde apparatuur als hobbykeramisten.

Omdat voor dit nieuwe glazuur slechts een kleine fractie edelmetaal nodig is, het is zowel kosteneffectief als milieuvriendelijk. In feite, de onderzoekers schatten dat het glazuren van een enkel kopje slechts tussen de 30 en 40 cent zou kosten. En omdat deze nanodeeltjes veel efficiënter zijn in het produceren van kleuren dan andere metalen, de onderzoekers hoefden maar een heel kleine hoeveelheid goud of zilver toe te voegen, ongeveer 0,01 gew.%. Dat in tegenstelling tot conventionele glazuren die zware metalen bevatten; deze glazuren bevatten vaak 5-15% zware metalen per gewicht, waarbij mangaanglazuren tot 50% metaalglans bevatten.

Volgende, Coppage en team zijn van plan om verder te onderzoeken hoe het bakproces gouden en zilveren nanodeeltjes verandert, waarmee ze de resulterende kleuren kunnen verfijnen. Vervolgens, ze zijn van plan om andere metalen nanodeeltjes in glazuren op te nemen, mogelijk leidend tot een breder scala aan kleuren waar de kunstgemeenschap van kan profiteren.