På sporet af en helt ny form for slidstærk farve

Hvis DTU Mekanik lykkes med sit ODAAS-projekt, kan vi om få år opleve en helt ny form for farvet metal. ODAAS er et konstortium, som står for ”Optically Designed Anodised Aluminium Surfaces”, og målet er at skabe farven hvid i en slidstærk form, der skal se ud lidt ligesom mælk på et spejl. En form for lysende farve der er en iboende del af selve metallet og ikke blot et lag maling uden på. Mange forskere rundt om i verden er i gang med tilsvarende projekter. Men DTU-forskernes angrebsvinkel er ikke helt ligesom de andres. Og det giver dem gode chancer for at lykkes og for at komme først. Det kan tilføje en helt ny dimension til vores traditionelle farveoplevelse og samtidig opnå enestående designmæssige muligheder for dansk industri.

Ideen om at udfordre vores farveoplevelse er opstået i B&O, som har ambitionen om at tilføre et helt unikt element i fremtidens design på lydanlæg. Hos B&O har man i flere år arbejdet med det, der hedder anodisering af aluminium. Anodisering er en elektrolytisk iltning af metallets overflade, som danner et beskyttende oxidlag. Dette lag er fuld af mikroskopiske porer/huller, som efterfølgende kan fyldes med farve. På den måde bliver farven en integreret del af overfladen og ikke et lag uden på. Og når man spejlpolerer metallets overflade inden anodiseringen, kan man opnå den helt særlige glasagtige overflade, som karakteriserer B&O’s produkter.

fig_1a_jpg

Figur 1: Her ses to aluminiumsprøver i forskellige farver. Den skinnende røde er fremstillet med almindelig anodiserings- og farvningsproces. Den hvide er derimod lakeret, da den normale farvningsproces er baseret på absorption af uønskede farver, og hvid er sammensat af alle farver. Hvid aluminium vil derfor  kræve en anden form for optisk interaktion med den anodiserede overflade (Se figur 2). Formålet i dette projekt er at skabe en hvid metaloverflade, som er mere skinnende og som har en meget højere æstetisk kvalitet.

På jagt efter endnu flottere overflader og farver

Anodiserede metaloverflader er flotte. Men lektor Rajan Ambat, professor Ole Sigmund, ph.d.-studerende Chakravarthy Gudla og ph.d.-studerende Villads Egede Johansen har en ambition om at skabe noget, der er endnu mere unikt. De er på jagt efter en særlig hvid farve, der bedst kan beskrives, som den man oplever, hvis man hælder mælk på en spejloverflade. En farve som ikke bare kommer fra en flade, men som vil opleves som et lysende lag i selve metallet. Glasagtigt men meget stærkt og langt mere holdbart end traditionel lakering.

Særlige partikler skal skabe farven

DTU-forskerne repræsenterer forskellige sektioner – henholdvis Sektionen for Materiale- og overfladeteknologi og TopOpt-gruppen (Topologi Optimering) under Sektionen for Faststofmekanik. Med deres forskellige udgangspunkter forfølger forskerne flere mulige strategier. Alle handler om at forsyne metaloverfladen med nogle partikler, som kan reflektere og sprede lyset på en måde, så øje og hjerne oplever den eventyragtige hvide farve. Spørgsmålet er bare, hvilke partikler der kan udføre dette job - og hvordan man får dem ind i metallets overflade i de rette mængder og på de rette positioner. 

Det ene spor handler om at arbejde videre med princippet om at anodisere metallets overflade. Et andet spor handler om at coate overfladen ved en såkaldt PVD behandling (Physical Vapor Deposition). Her fordamper man et metal eller en bestemt legering på overfladen af de emne, man vil overfladebehandle. Og i forbindelse med denne coatingproces arbejder Rajan Ambat meget tæt sammen med forskere på Teknologisk Instituts Tribologicenter for at tilføje de nødvendige partikler, som kan reflektere lyset på den helt rigtige måde. Det kræver samarbejde over flere forskellige faggrænser, som netop muligøres af ODAAS samarbejdet.

reflections_jpg

Figur 2: Skematisk illustration af lysets interaktion med den anodicerede metaloverflade, som viser en spejlende reflektion og reflektioner fra “under overfladen” som opstår på grund af lysets spredning i det anodiserede lag. Kombinationen af den spejlende og den diffuse reflektion kan skabe en helt ny form for hvid farve i anodiserede overflader.

Mere komplekst end forventet

I arbejdet med at finde de rette partikler benytter forskerne bl.a. optisk computermodellering. Her handler det både om at finde den rette størrelse og form på de partikler, der skal ind i metaloverfladen. Arbejdet er en evig vekselvirkning mellem at skabe og teste overfladerne i det fysiske laboratorium – og så siden bruge optisk modellering til at ændre designet af partiklerne, så man kommer tættere på den rigtige hvide farve. Og det har vist sig, at der er flere parametre i spil, når man skal skabe denne helt nye farveeffekt. Men forskerne er fortrøstningsfulde. Flere af knasterne er overvundet, og de, der er tilbage, skal nok blive løst. Så når projektet er slut i 2015, er det meget sandsynligt, at farven hvid har fået en ny dimension. Samtidig vil der helt sikkert også være nogle af de ”forkerte” mellemstationer, som rent faktisk ender med at blive flotte nye farveversioner af f.eks. grå eller blå.

Stort potentiale inden for design og arkitektur

ODAAS-projektet handler i første omgang om at skabe den helt rigtige hvide farve til B&O’s aluminiumskabinetter. Men på længere sigt er potentialet endnu større. Metaloverflader bruges i en lang række designprodukter og indenfor arkitektur. Så det er ikke en umulig tanke, at fremtidens huse og biler kan komme til at lyse i farver, som svæver inde i selve facaden eller karosseriet.

Faktaboks:

Projektets titel er: ”Optically Designed Anodised Aluminium Surfaces (ODAAS). Projektet løber over 4 år frem til udgangen af 2015, og det har et samlet budget på 27 mio. DKK, hvoraf Højteknologifonden har støttet med 13,5 mio. DKK. Projektet udføres i samarbejde mellem: DTU Mekanik, DTU Fotonik, Risø, Bang & Olufsen A/S og Teknologisk Instituts Tribologicenter.

 

http://www.mek.dtu.dk/Forskning/Temaartikler/Paa_-sporet_af_en_helt_ny_form_for_slidstaerk_farve
22 NOVEMBER 2017