En mängd olika laserbaserade tekniker kan användas för att producera färgglada konstverk på metaller. Dock, varje tillvägagångssätt kräver vanligtvis en annan typ av laser och mycket specifika inställningar. I en ny studie, forskare beskriver hur man använder en enda kommersiellt tillgänglig laser för att uppnå tre tekniker för laserfärgning på metall, göra teknikerna mer praktiska för ett brett spektrum av applikationer inom konst- och smyckestillverkning, med möjlighet till massproduktion.

"Genom att ändra parametrarna för laserbearbetning, vi styr uppvärmningen av metallytan i temperaturområdet från smältpunkten till kokning och över, "sade Nadezhda Shchedrina, medlem i forskargruppen som leds av Galina Odintsova från ITMO University i Ryssland." Efter laserbehandling, olika mikro- och nanostrukturer bildas, som skapar optiska effekter som ändrar färgen på den behandlade ytan. "

I journalen Expressmaterial Express , forskarna rapporterar enkla och pålitliga metoder för att använda en laser som avger nanosekund-varaktiga pulser för att skapa en stor färgpalett på metall. Teknikerna är inte alltför tidskrävande och kan användas för att skapa stora eller små bilder.

"Våra resultat möjliggör en ny typ av konst och design, "sa Yaroslava Andreeva, medlem i forskargruppen. "Vi vill introducera lasern som en teknik för effektivt konstnärligt uttryck som erbjuder nya möjligheter för konstnärer."

Färgglada tekniker

Forskarna tillämpade tre metoder för att manipulera metallfärgning med lasrar:laseroxidation, laser nanopartikelbildning och laserstrukturering. De skapade en färgpalett baserat på deras nya tillvägagångssätt och planerar att utöka den med tiden.

För laseroxidation, forskarna beskriver hur man använder en laser för att producera en tunn oxidfilm på metallytan som skapar färg på grund av ljusstörningar som uppstår i filmen. Detta kan skapa färg över ett stort område av metallens yta.

Forskarna beskriver också den andra metoden, som använder en laser för att bilda subvåglängd nanopartiklar - cirka 5 till 50 nanometer - på metall. När omgivande ljus träffar dessa nanopartiklar, det skapar färger genom ett optiskt fenomen som kallas ytplasmonresonans. Färgen kan ändras genom att ändra storlek och form på nanopartiklarna. Denna metod är användbar för att applicera färg på ädelmetaller, som silver, och kräver ingen speciell provberedning.

Den tredje metoden för laserstrukturering innebär att man använder en laser för att delvis smälta metallytan för att bilda ett mönster av fina parallella spår eller slitsar som kallas ett periodiskt galler. Ljuset som sprider sig från dessa strukturer leder till färger som är beroende av observationsvinkeln. Denna teknik kan användas för att skapa flera bilder på samma metallyta, med varje bild endast synlig i en viss vinkel, gör det tillämpligt för skydd mot förfalskning av metallprodukter.

Att göra konst med lasrar

Forskarna använde sina nya metoder för att producera en mängd olika konstverk. Med laseroxidation, de återskapade en färgmagasinillustration på titan. De tillverkade också silversmycken med färgad laserdekoration för att demonstrera användningen av nanopartiklar, och använde laserstrukturering i rostfritt stål för att göra bilder som ändrade färg och utseende när de observerades från olika vinklar.

"Dessa metoder erbjuder en mängd olika sätt att implementera idéer i smycken eller andra typer av metallkonstverk utan att använda förbrukningsbara eller giftiga kemikalier, "sa Lutoshina Daria, medlem i Odintsovas forskargrupp. V.P. Veiko, som utvecklade idén för detta projekt, tillade att färgpaletten kunde utökas genom att skapa en yta med nanopartiklar gjorda av olika metaller.

Forskarna säger att laseroxidations- och struktureringsmetoderna är tillräckligt pålitliga att använda för massproduktion och för att skapa enskilda konstverk. De fortsätter att utveckla nanopartikelmetoden för att göra den mer stabil för daglig användning. Forskarna arbetar också med att utöka antalet metaller som metoderna kan tillämpas på.