Падая с кончика кисти, подвешенной в воздухе, капля краски касается поверхности и распускается в шедевр, который постоянно изменяется. Она ткет гобелен из замысловатых, развивающихся узоров. Некоторые из них напоминают ветвящиеся снежинки, молнии или нейроны, отражающие уникальное выражение видения художника.
Исследователи Окинавского института науки и технологии (OIST) задались целью проанализировать физические принципы этой увлекательной техники, известной как дендритная живопись. Они черпали вдохновение в работах японской медиахудожницы Акико Накаямы. Во время своих выступлений она наносит разноцветные капли акриловых чернил, смешанных со спиртом, на плоскую поверхность, покрытую слоем акриловой краски. Перед глазами зрителей появляются прекрасные фракталы – древовидные геометрические фигуры, повторяющиеся в разных масштабах и часто встречающиеся в природе. Это захватывающая форма искусства, движимая не только творчеством, но и физикой гидродинамики. Результаты работы опубликованы в журнале PNAS Nexus.
Смотрите видео экспериментов с фракталами акриловой краски здесь.
«Я глубоко восхищаюсь учеными, которые внесли выдающийся вклад как в науку, так и в искусство. Я была очень рада, когда со мной связался физик из OIST Чан Сан То. Я завидую его способности «вести диалог» с дендритными узорами, наблюдая за тем, как они меняют форму в ответ на различные подходы. Слышать этот тайный разговор было восхитительно», – объясняет Накаяма.
«Художники часто используют механику жидкости для создания уникальных композиций. Мы видели это у Давида Альфаро Сикейроса, Джексона Поллока и Наоко Тоса, и это лишь некоторые из них. В лаборатории мы воспроизводим и изучаем художественные техники, чтобы понять, как характеристики жидкостей влияют на конечный результат», – говорит профессор Элиот Фрид из отдела механики и материалов
В дендритной живописи капли, сделанные из чернил и спирта, испытывают различные силы. Одной из них является поверхностное натяжение – сила, которая придает каплям дождя сферическую форму и позволяет листьям плавать на поверхности пруда. В частности, поскольку спирт испаряется быстрее, чем вода, он изменяет поверхностное натяжение капли. Молекулы жидкости притягиваются к ободку капли, который имеет более высокое поверхностное натяжение по сравнению с ее центром. Это явление называется эффектом Марангони и отвечает за образование винных слез – капель или полос вина, которые образуются на внутренней поверхности бокала при вращении или наклоне.
Во-вторых, подстилающий слой краски также играет важную роль в этой художественной технике. Доктор Чан протестировал различные типы жидкостей. Чтобы появились фракталы, жидкость должна быть такой, чтобы ее вязкость уменьшалась при сдвиге, то есть она должна вести себя примерно как кетчуп. Всем известно, что кетчуп трудно достать из бутылки, если его не встряхнуть. Это происходит потому, что вязкость кетчупа меняется в зависимости от деформации сдвига. Когда вы встряхиваете бутылку, кетчуп становится менее вязким, что облегчает его выливание на блюдо. Как это можно применить к дендритной живописи?
При рисовании расширяющаяся капля краски срезает нижележащий слой акриловой краски, не так сильно, как встряхивание бутылки с кетчупом, но это все равно форма деформации сдвига.
«Мы также показали, что физика, лежащая в основе техники дендритного рисования, похожа на то, как жидкость движется в пористой среде, например, в почве. Если бы вы посмотрели на смесь акриловых красок под микроскопом, то увидели бы сеть микроскопических структур, состоящих из молекул полимеров и пигментов. Капля краски стремится пробиться сквозь эту сеть, двигаясь по путям наименьшего сопротивления, что и приводит к появлению дендритного рисунка», – добавляет профессор Фрид.
Каждый дендритный отпечаток является единственным в своем роде, но есть как минимум два ключевых аспекта, которые художники могут принять во внимание, чтобы контролировать результат дендритной живописи. Первый и самый важный фактор – это толщина слоя краски, нанесенного на поверхность – менее полумиллиметра.
Второй фактор, с которым можно экспериментировать, – концентрация разбавляющей среды и краски. Доктор Чан получил наиболее детализированные фракталы, используя три части разбавляющей среды и одну часть краски, или две части разбавляющей среды и одну часть краски. Если концентрация краски выше, капля не сможет хорошо распределиться. И наоборот, если концентрация краски ниже, образуются нечеткие края.
«Почему мы должны ограничивать науку только технологическим прогрессом? Мне нравится исследовать ее потенциал и для художественных инноваций. Я занимаюсь цифровым искусством, но восхищаюсь и традиционными художниками. Я искренне приглашаю их поэкспериментировать с различными материалами и связаться с нами, если они заинтересованы в сотрудничестве и изучении физики, скрытой в их произведениях» – говорит доктор Чан.
Каждый может весело провести время, создавая дендритные картины. Необходимые материалы: невпитывающая поверхность (стекло, синтетическая бумага, керамика и т.д.), кисть, расческа, спирт (изопропиловый), акриловые чернила, акриловая краска и средство для заливки.
- Разведите одну часть акриловой краски на две или три части средства для заливки или попробуйте другие соотношения, чтобы увидеть, как изменится результат.
- Равномерно нанесите ее на невпитывающую поверхность с помощью волосяной кисти. Для получения лучших фракталов рекомендуется использовать слой краски тоньше полумиллиметра.
- Смешайте растительный спирт с акриловыми чернилами.
- Когда белая краска еще влажная (не высохла), нанесите капельку смеси чернил со спиртом с помощью кисти или другого инструмента, например, бамбуковой палочки или зубочистки.
Наслаждайтесь своим шедевром, пока он развивается на ваших глазах.
[Фото: Akiko Nakayama]
