Al caer de la punta de un pincel suspendido en el aire, una gota de tinta toca una superficie pintada y florece en una obra maestra de belleza en constante cambio. Teje un tapiz de patrones intrincados y en evolución. Algunos de ellos se asemejan a copos de nieve ramificados, rayos o neuronas, susurrando la expresión única de la visión del artista.
Investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST) se propusieron analizar los principios físicos de esta fascinante técnica, conocida como pintura dendrítica. Se inspiraron en la obra de arte de la artista multimedia japonesa Akiko Nakayama. El trabajo está publicado en la revista PNAS Nexus. .
Durante sus presentaciones de pintura en vivo, aplica gotas de colores de tinta acrílica mezclada con alcohol sobre una superficie plana recubierta con una capa de pintura acrílica. Hermosos fractales (formas geométricas en forma de árboles que se repiten en diferentes escalas y que a menudo se encuentran en la naturaleza) aparecen ante los ojos del público. Se trata de una forma de arte cautivadora impulsada por la creatividad, pero también por la física de la dinámica de fluidos.
"Siento una profunda admiración por los científicos, como Ukichiro Nakaya y Torahiko Terada, quienes hicieron notables contribuciones tanto a la ciencia como al arte. Me alegró mucho que el físico de la OIST Chan San To se pusiera en contacto conmigo. Tengo envidia de su capacidad para dialogar. ' con los patrones dendríticos, observar cómo cambian de forma en respuesta a diferentes enfoques fue encantador", explica Nakayama.
"Los pintores a menudo han empleado la mecánica de fluidos para crear composiciones únicas. Lo hemos visto con David Alfaro Siqueiros, Jackson Pollock y Naoko Tosa, sólo por nombrar algunos. En nuestro laboratorio, reproducimos y estudiamos técnicas artísticas, para entender cómo las características de los fluidos influyen en el resultado final", dice el profesor Eliot Fried de la Unidad de Mecánica y Materiales de la OIST, a quien le gusta observar pinturas dendríticas desde ángulos artísticos y científicos.
En la pintura dendrítica, las gotas de tinta y alcohol experimentan diversas fuerzas. Uno de ellos es la tensión superficial, la fuerza que hace que las gotas de lluvia tengan forma esférica y permite que las hojas floten en la superficie de un estanque.
En particular, como el alcohol se evapora más rápido que el agua, altera la tensión superficial de la gota. Las moléculas de fluido tienden a ser atraídas hacia el borde de la gota, que tiene una tensión superficial más alta en comparación con su centro. Esto se llama efecto Marangoni y es el mismo fenómeno responsable de la formación de lágrimas de vino:las gotas o rayas de vino que se forman en el interior de una copa de vino después de girarla o inclinarla.
En segundo lugar, la capa de pintura subyacente también juega un papel importante en esta técnica artística. El Dr. Chan probó varios tipos de líquidos. Para que surjan fractales, el líquido debe ser un fluido cuya viscosidad disminuya bajo tensión de corte, lo que significa que tiene que comportarse como salsa de tomate.
Es bien sabido que es difícil sacar ketchup de la botella a menos que la agites. Esto sucede porque la viscosidad del ketchup cambia según la tensión de corte. Cuando agitas la botella, el ketchup se vuelve menos viscoso, lo que facilita verterlo en el plato. ¿Cómo se aplica esto a la pintura dendrítica?
"En la pintura dendrítica, la gota de tinta en expansión corta la capa de pintura acrílica subyacente. No es tan fuerte como agitar una botella de ketchup, pero sigue siendo una forma de tensión de cizallamiento. Al igual que con el ketchup, cuanto más estrés hay, más Es más fácil que las gotas de tinta fluyan", explica el Dr. Chan.
"También demostramos que la física detrás de esta técnica de pintura dendrítica es similar a cómo el líquido viaja en un medio poroso, como el suelo. Si observaras la mezcla de pintura acrílica bajo el microscopio, verías una red de estructuras microscópicas. hecho de moléculas de polímero y pigmentos, la gota de tinta tiende a encontrar su camino a través de esta red subyacente, viajando por caminos de menor resistencia, lo que conduce al patrón dendrítico", añade el profesor Fried.
Cada impresión dendrítica es única, pero hay al menos dos aspectos clave que los artistas pueden tener en cuenta para controlar el resultado de la pintura dendrítica. El primer factor y el más importante es el espesor de la capa de pintura esparcida sobre la superficie. El Dr. Chan observó que los fractales bien refinados aparecen con una capa de pintura de menos de medio milímetro.
El segundo factor con el que experimentar es la concentración de medio diluyente y pintura en esta capa de pintura. El Dr. Chan obtuvo los fractales más detallados usando tres partes de medio diluyente y una parte de pintura, o dos partes de medio diluyente y una parte de pintura. Si la concentración de pintura es mayor, la gota no se puede esparcir bien. Por el contrario, si la concentración de pintura es menor, se formarán bordes borrosos.
Este no es el primer proyecto de ciencia y arte en el que se han embarcado miembros de la Unidad de Mecánica y Materiales. Por ejemplo, diseñaron e instalaron una escultura móvil en el campus de OIST. La escultura ejemplifica una familia de dispositivos mecánicos, llamados caleidociclos de Möbius, inventados en la Unidad, que pueden ofrecer pautas para diseñar compuestos químicos con propiedades electrónicas novedosas.
Actualmente, el Dr. Chan también está desarrollando métodos novedosos para analizar cómo evoluciona la complejidad de un boceto o una pintura durante su creación. Él y el profesor Fried son optimistas en cuanto a que estos métodos podrían aplicarse para descubrir estructuras ocultas en imágenes de fluidos que fluyen capturadas experimentalmente o generadas numéricamente.
"¿Por qué deberíamos limitar la ciencia únicamente al progreso tecnológico?" se pregunta el Dr. Chan. "También me gusta explorar su potencial para impulsar la innovación artística. Hago arte digital, pero realmente admiro a los artistas tradicionales. Los invito sinceramente a experimentar con diversos materiales y comunicarse con nosotros si están interesados en colaborar y explorar la física. escondido dentro de su obra de arte."
Todo el mundo puede divertirse creando pinturas dendríticas. Los materiales necesarios incluyen una superficie no absorbente (vidrio, papel sintético, cerámica, etc.), un cepillo, un cepillo para el cabello, alcohol isopropílico, tinta acrílica, pintura acrílica y medio para vertido.
Más información: San To Chan et al, Marangoni difundiéndose sobre sustratos líquidos en el arte de los nuevos medios, PNAS Nexus (2024). DOI:10.1093/pnasnexus/pgae059
Información de la revista: Nexus PNAS
Proporcionado por el Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa
