автореферат диссертации по искусствоведению, специальность ВАК РФ 17.00.06
диссертация на тему: Анализ цвета турмалинов для дизайна ювелирных изделий

Полный текст автореферата диссертации по теме "Анализ цвета турмалинов для дизайна ювелирных изделий"

На правах рукописи

Коновалова Анастасия Николаевна

АНАЛИЗ ЦВЕТА ТУРМАЛИНОВ ДЛЯ ДИЗАЙНА ЮВЕЛИРНЫХ

ИЗДЕЛИЙ

Специальность 17.00.06 - Техническая эстетика и дизайн

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 9 СЕН 2011

Москва-20 И

4854828

Работа выполнена на кафедре геммологии ГОУ ВПО Иркутский государственный технический университет

Научный руководитель: д.г.м.н., профессор

Лобацкая Раиса Моисеевна

Официальные оппоненты: Д.т.н., профессор

Соколова Марина Леонидовна

к.г.м.н., профессор Солодова Юлия Петровна

Ведущая организация: ОАО « Байкалкварцсамоцветы», г. Иркутск

Защита состоится «13» октября 2011 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д.212.119.04 в Московском государственном университете приборостроения и информатики по адресу: 107996, Москва, ул. Стромынка, д. 20, зал заседаний Учёного совета, тел./факс: (495) 269-51-51

Текст автореферата размещен на сайте: http://www.rngupi.ru/science/author-abstract/

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУПИ

Автореферат разослан «12» сентября 2011 года

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н.

А.Э. Дрюкова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследовании

Известно, что кампесамоцпеты, используемые в ювелирном дизайне, как правило, плохо сочетаются друг с другом по цветовым характеристикам, что создает серьезные трудности при их подборе для изготовления серийных изделий. Причина заключается в физико-химических и геммологических характеристиках цветных ювелирных камней: химическом составе, плотности, оптических свойствах, прозрачности, цпетовых вариациях, в ряде структурных параметров, наличии или отсутствии включений других минералов, микротрещин, кристаллов двойников и в вариациях некоторых других свойств. Обычно геммологическая экспертиза прозрачных камней опирается па 4 главных характеристики, от которых зависит оценка дизайнопригодности и стоимость камня: масса (carat), чистота (clarity), цвет (color) и огранка (cut). Эта классификация по «.4 С», предложенная GLA. (Геммологический Институт Америки), признана во всём мире для ограненных камней и, за исключением огранки, для необработанных.

Тем не менее, на эстетическое сочетание камней в дизайне ювелирного изделия, как показывают многочисленные исследования, наибольшее влияние оказывает их цвет. Нередко, ювелирные камни даже из одной минералогической группы, имеющие общую химическую формулу и близкие оптические характеристики, являются не пригодными для совместного использования в одном изделии из-за отсутствия цветовой гармонии. Например, в группе бериллов эстетически не сочетаются: изумруд и аквамарин, аквамарин и гелиодор, изумруд и гелиодор. То же самое касается минералов из группы гранатов, корундов, кварца и ряда других. Отсюда, при использовании цветных камней в дизайне ювелирных изделий всегда возникает проблема, связанная с их гармоничным эстетическим цветовым подбором.

Научное решение этой проблемы возможно, в первую очередь, при изучении причип цветового разнообразия, яркости и насыщенности тона,

характера распределения цвета или цветовых переходов. Кроме того, хорошо известно, что камни с высоко эстетическими характеристиками окраски в природе встречаются не часто, в связи с чем усилия минералогов ориентированы на поиски совершенствования методов облагораживания ювелирного сырья. Определение причин цветовых вариаций в той или иной группе минералов теснейшим образом связано с изучением природы их окраски. Оба эти обстоятельства свидетельствуют об актуальности диссертационного исследования.

В качестве объекта исследования была выбрана минералогическая группа турмалина, отличающаяся среди камнесамоцветов наиболее широкой цветовой гаммой. Турмалин — общее название минеральной группы борсодержащих алюмосиликатов переменного состава. Он может быть представлен черными непрозрачными или бесцветными с высокой степенью прозрачности разновидностями, между которыми располагается цветовая палитра розово-лиловых, малиновых, красных, желтых, коричневых, голубых, зеленых и голубовато-зеленых оттенков. При этом в дизайне ювелирного изделия далеко не всегда удается сочетать по цвету минералы из этой группы. Таким образом, анализ цвета турмалина, является актуальной проблемой, научное решение которой позволит более объективно подходить к подбору цветных ювелирных камней в дизайне, что увеличит эстетическую ценность художественно-промышленных изделий и снизит трудозатраты при их изготовлении.

Цель и задачи работы

Цель диссертационной работы — изучение и анализ природы цветового разнообразия ювелирных камней минералогической группы турмалина, для обоснования ах эстетического цветового подбора в ювелирном дизайне.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Определить химический состав турмалинов разного цвета с помощью рентгеноспектралыюго электронно-зондовош микроанализа.

2. Определить характер распределения элементов химического состава турмалинов н матрице с помощью электронной микроскопии.

3. Определить параметры элементарной ячейки турмалинов разных цветов с помощью рснггсноструктурного анализа.

4. Определить корреляцию окраски 1урмалиноп с параметром «с» элементарной ячейки.

5. Провести классификацию исследованных турмалинов с помощью цветовой модели RGB.

6. Сделать обоснование эстетического цветового подбора турмалинов для дизайна ювелирных изделий.

Фактический материал

Для экспериментальных исследований использовались образцы природпого турмалина, взятого для чистоты эксперимента только из одного месторождения (Малханское месторождение, Забайкалье). Цветовая гамма образцов представлена розовыми, фиолетовыми, зелеными, коричневыми и черными турмалинами. В экспериментах было использовано более 170 образцов турмалинов, которые предоставлены кафедрой геммологии и минералогическим музеем ГОУ ВПО Иркутского государственного технического университета, а также, ряд образцов производственным предприятием «Сибкварцсамоцветы». Исследования проведены в лабораториях институтов геохимии им. академика Д.П. Виноградова, Лимнологического института, Института химии Иркутского научного центра СО РАИ, в ГОУ ВПО ИрГГУ на кафедрах геммологии, физики и в лаборатории коллективного пользования Технопарка ГОУ ВПО ИрГГУ. Изготовление носковых моделей производилось на кафедре автоматизации машиностроения. Отливка изделия выполнена в лаборатории коллективного пользования Технопарка ГОУ ВПО ИрГГУ. Экспериментальные исследования дополнены изучением материалов литературных и фондовых источников.

Методы исследования

Химический состав и структуру турмалинов для определения природы их окраски исследовали методами реитгеиоструктуриого, рештеноспектралыюго электронно-зондовош анализов и электронной микроскопии. Для дизайнерских решений использованы методы компьютерного проектирования: CorelDraw Graphics Suite Х5, 3Ds\fax и ArtCam. Эти методы открыли возможности для создания технологической последовательности при выборе наиболее удачных эстетических сочетаний камней в дизайне ювелирных изделий.

Научная новизна работы

1. Впервые установлено, что определяющим фактором цвета турмалинов является параметр «с» тригональной решетки. Установлено, что при растворении в решетке турмалина элементов хромофоров (Mn, Ti, Fe), образующих твердые растворы, параметр элементарной ячейки «с» может изменяться в широких пределах.

2. Впервые проведена классификация цвета турмалинов по параметру «с» элементарной ячейки в соответствии с цветовой моделью RGB.

3. Выделено пять цветовых групп турмалина, различающихся значениями параметра «с» элементарной ячейки.

4. Установлено, что насыщенность окраски внутри каждой цветовой группы турмалинов увеличивается пропорционально возрастанию значений параметра «с» элементарной ячейки.

5. Разработаны принципы эстетической сочетаемости различных цветовых ipymi турмалинов для дизайна ювелирных изделий.

Практическая значимость работы

1. Впервые предложен метод подбора турмалина по эстетической сочетаемости в монохромных и полихромиых цветовых рядах с помощью цветового круга, усовершенствованного для подбора гармоничных цветовых сочетаний в дизайне ювелирных изделий.

2. Предложен новый метод сортировки и подбора кампесамонветпого сырья в ювелирном дизайне, основанный на принципе эстетической сочетаемости цветовых групп и позволяющий сократить время на принятие дизайнерской) решения.

3. Разработаны художественно-композиционные ювелирные изделия с турмалинами в серебре и золоте, с использованием кожи, нришдныо дтя мелкосерийного производства.

4. Даны рекомендации по использованию новых научных результатов, касающихся причин разнообразия окраски турмалина, в учебном процессе для дисциплины «Природа окраски и методы облагораживания минералов».

Перепекшим использовании результатов

Использование разработанной автором классификации турмалинов с помощью цветовой модели RGB и установленной зависимости изменения цвета турмалинов от параметра «с» элементарной ячейки, подтверждено актами внедрения в учебный процесс и производственные организации.

Апробации результатов работы

Результаты проведенных исследований многократно обсуждались на научных семинарах кафедры геммологии, на XI Всероссийской конференции «Технология художественной обработки материалов», 2008 г., Иркутск, на ежегодной научно-практической конференции ИрГТУ, 2007, 2008, 2009, на Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов, 2009, г. Томск.

Публикации

По результатам проведенных работ опубликовано семь статей, в том числе пять из них п изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации результатов диссертационных исследований.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, 4 приложений и выводов. Объем диссертации составляет 122

страницы текста, включает 49 рисунков, 7 таблиц и список использованных литературных источников из 113 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отражается актуальность темы диссертации, формируются цель и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость.

В первой главе «Состояпис тучспности природы окраекп минералов»

представлен анализ отечественных и зарубежных работ о природе окраски минералов, сформулирована суть проблемы, связанной с изучением эстетики цвета минералов группы турмалина. С началом изучения химического состава минералов появились предпосылки для научного понимания природы их окраски. Основой для этого явились достигнутые успехи в исследовании тщета искусственных химических соединений, позволившие выделить определенные элементы (элементы хромофоры), вызывающие окраску. Влияние хромофоров на окраску драгоценных камней отражено в геммологических грудах минералогов и кристаллографов П. Грота, К. Дельтера, А. Эпплера, К. Кругле и др. Экспериментальным исследованиям в области окраски гтриродшлх соединений с использованием теорий электронного строения кристаллического вещества при интерпретации их оптических спектров, теории кристаллического поля, теории молекулярных орбиталей и зонной теории были посвящены работы А.С. Марфунина, А.Н. Платонова, Р.Дж. Бернса, Дж. Фейя, К. Нассау и др. Этими исследователями был выработан общий методический подход к решению проблемы окраски минералов.

Цветовая гармония предусматривает взаимодействие двух или более самоцветов в одном ювелирном изделии или гарнитуре. Сочетания одного каши с другими могут ограничить: их текстуры, наличие контрастных по цвету включений, степень прозрачности и чистоты, характер блеска и некоторые другие факторы. Наиболее подходящими для исследования цвета природных камней и его влияния на эстетические характеристики ювелирных изделий яатяются не

отдельные минералы, а минералогические группы, объединенные химической формулой, но имеющие различную окраску и прозрачность.

Чаще всего изменение цвета минералов связывают с характером хромофоров. Однако у турмалинов механизм природной окраски более сложный, чем у ряда других минералов, поскольку нельзя точно сказать, какой именно элемент хромофор даст ту или иную окраску. У турмалина она обусловлена рядом различных хромофорных центров, связанных с присутствием разиозарядпых ионов переходных металлов - железа, марганца, тягана, реже хрома, ванадия находящихся в различных структурных позициях. Результаты исследования химического состава разноокрашенных турмалинов свидетельствует о том, что элементы хромофоры, но разному влияют на окраску и не имеют четкой корреляции с её изменением. Тем не менее все ранее проведенные исследования ограничивались лишь констатацией факта связи цвета турмалина и его вариации с элементами хромофорами, что не является достаточным для задач дизайна. Проведенные автором исследования были направлены на изучение причин цветового разнообразия в турмалинах именно для последующего использования результатов в дизайне ювелирных изделий.

Во второй г.тане «Методы исследовании дети определения природы окраски турмалинов» рассматриваются физико-химические характеристики этой минералогической группы и методы, использованные для определения причин ее цветового разнообразия. Турмалин - силикат сложного состава, включает в себя ионы А1, В, 1л, Мп, №, Сг (химическая формула дана в тексте диссертации). В изучетплх турмалинах элементами хромофорами служат: Мп, Т1, Ре. Для анализа физико-химических характеристик турмалина и решения задач, связанных с определением причин его цветового разнообразия была проведена серия лабораторных исследований более 170 образцов, отобранных визуально но цвету.

Рештеноструктурный анализ проводился на рентгеновском дифрактометре 57тпаски Х1Ю-7000 который позволяет произвести расчет' параметров

элементарной ячейки. Для изучения химического состава зерен турмалина, использовали метод рснтгеноспектрального электронно-зондового микроанализа (РСМА) на микроапализаторе Superprobe JXA-8200 (JEOL Ltd, Япония). Исследования образцов турмалинов из разных цветовых групп с целью изучения фазового распределения присутствующих химических элементов в матрице турмалина проводились на сканирующем электронном микроскопе «Quanta 200» FEI Company, CHIA, имеющем увеличение от 100 до 100000 крат.

Использование перечисленного комплекса методов лабораторных исследований позволило полу чип. данные для анализа причин цветового разнообразия турмалинов.

В третьей iviaae «Анализ результатов экснерименгальных лабораторных исследований причин нпстопого разнообразия турмалинов» рассмотрен полученный материал отдельно по каждому из использованных методов и установлена тесная связь между цветом турмалина и параметрами его элементарной ячейки. Наиболее покахвпеяъным является соотношение цвета турмапта с параметрам «с». Так рещыпаты рентгеноструюпурюго апапиа показывают, что значения «с» для самых светлых и самых темных образцов имеют максимальные различия: 0,7089 ям и 0,7248 нм соответственно. Более того, каждому тону соответствуют свои диапазоны значений, а пропорционально увелпченшо насыщенности тона увеличиваются значения параметра «с». Из графика зависимости окраски турмалинов и параметра «с» видно, что значения «с» возрастают от светлых прозрачных топов, до темных непрозрачных (/я/с. 1). При этом черные, непрозрачные образцы, характеризуются наибольшими значениями «с» 0,7246-0,7248 ;ш, который внутри тона метается незначительно.

Данные, отраженные на графике (рис.1) позволили провести классификацию турмшшнов по цветовым группам в соответствие со значениями параметра «с». Цветовая группа 1 представлена образцами турмалинов от бледно-розового до фиолетово-розового цветов, в которой параметр «с» элементарной ячейки изменяется от 0,7089 до 0,7096 ни в соответствии с гоном и насыщенностью.

Цветовая группа 2 тональностью от светло-фиолетовой до фиолетовой, лежит в диапазоне параметров «с» от 0,7097 до 0,7103 нм. Цветовая группа 3 включает в себя турмалины тональностью от зеленой до коричнево-зелёной, где значения параметра «с» составляют 0,7104 - 0,7120 /¿и. Цветовая группа 4 с тональностью от оранжево-коричневой до темно-коричневой имеет значения «с» в пределе 0,7123 - 0,7127 нм. Диапазон параметра «с» цветовой группы 5, с тональностью от тёмно-серой до чёрной, лежит в пределах 0,7246 - 0,7248 им.

Цветовая группа 5 <"с" = 0,7246 - 0,7248 нм)-• Цветовая группа 4 ("С = 0,7123 - 0,7127 нм)

Цветовая группа 3 ("с"= 0,7104 - 0,7120 нм)

Цветовая группа 2 ("с"= 0,7097 - 0.7103 нм)

Цветовая группа 1 ("с'= 0,7089 - 0.7096 нм)

0,71 0,71 0,72 0,72 0,72 0,72 0,72

Рис. 1 Записнмость окраски турмалинов от шачснни параметра «с» элементарной ячейки

0,73 С' НМ

Из приведенных значений видно, что исследованные нами образцы не представляют собой полную цветовую совокупность турмалинов. Так, одни группы (цветовые группы 1 и 2) представлены более широким спектром, другие более узким, кроме того они имеют прерывистый характер. Это говорит об отсутствии в цветовых группах турмалинов с тональностью, лежащей в соответствующем диапазоне. Отсутствие на графике данных по «выпадающим» цветовым группам связано с ограниченными цветовыми вариациями

турмалинов изученного месторождения, в котором, в частности, нет турмалинов синего и желтого тонов.

Ретггепостктралъпый злектронно-зондовый микроанализ был ориентирован на определение степени влияния химического состава на цвет турмалинов. Для исследований были подготовлены образцы зурмалинов размером от 550 до 5450 мкм. По изображениям в режиме растрового электронного микроскопа в обратно рассеянных электронах визуально видно, что матрица образцов не всегда однородна. При сравнении представительных образцов из одной цветовой группы с однородной и неоднородной матрицей было установлено, что в том и другом случае образцы имеют практически одинаковый цвет. Результаты определения химического состава турмалинов показали, что основой матрицы всех образцов является силикатная составляющая. Было установлено, что исследованные образцы незначительно отличаются по химическому составу % содержанием 1;е, Мп, 'П. Кроме тот были установлены различия в % содержаниях №, А1, 81, Са. Установлено, что химический состав не является для цвета определяющей характеристикой, поскольку образцы турмалинов, взятые из одной цветовой группы и имеющие близкие тона, характеризуются не меньшими вариациями химического состава, чем образцы из разных цветовых групп.

Электронная микроскопия была использована для анализа неоднородностей в распределении химического состава в матрице и определения ее влияхшя на изменение цветовых характеристик турмалина. На полученных фотографиях можно наблюдать распределение не только химических элементов, по и включений, предстаатяющих отдельные кристаллы. Детальный анализ серии образцов показал, что N3, Са, А1, Мп и О имеют как равномерное, так и неравномерное распределение в поле матрицы, а также образуют локальные области. В некоторых образцах наблюдаются области скопления кварца, образовавшегося в процессе кристаллизации турмалинов. При этом четких закономерностей, которые можно было бы связать с цветовыми характеристиками турмалина, обнаружить не удалось.

При обобщении полученных данных по трем видам анализов, установлено, что цвет турмалинов тесно связан с особенностями их кристаллической решетки и положением в ней атомов элементов хромофоров Fe, Ti, Мп, значения ионных радиусов которых, как известно, выше чем у основных элементов турмалина. Встраиваясь в узлы кристаллической решетки или в ее междоузлия, они способны ее деформировать, что существенно сказывается на с}юрмировании цвета турмалина и отражается па параметре «с». Если эти элементы обнаруживаются в химическом составе минерала в роли примесей, то на цвет турмалина они не влияют. При этом параметр «с» элементарной ячейки турмалина также остается неизменным.

Проведенные исследования по изучению причин цветового разнообразия турмалина и установленная зависимость между его цветом, выраженным через цветовую модель RGB, и структурой кристаллической решетки, выраженной через параметр «с», позволили подойти к разработке методов оценки эстетической сочетаемости турмалинов различной окраски, рассмотренных в следующей главе.

В четвертой главе Теоретическое обоснование ннегошш эстетической сочетаемости турмалинов в дизайне» рассматриваются исторические и современные вопросы изучения цвета и задачи, связанные с изучением эстетической цветовой сочетаемости. Показано, что в случае использования такого сложного материала как камень, этот процесс существенно отличается от традиционных дизайнерских подходов, зашшает значительное время, требует от дизайнера знаний специфики материала. Как правило, в процессе принятия традиционных дизайнерских решений используют три системы определения цветовой сочетаемости: круговые линии, соединяющие цвета равной степени насыщенности, цветовые лучи, представляющие смеси того или иного цвета с белым или черным и диаметршано-противоположные лучи цветового крут.

Адаптируя 24-часшый цветовой круг к решению дизайнерских задач по использованию цветного турмалина, мы дополнили его по светлоте и насыщенности тонов в программе Corel Draw Graphic Suit X5, что позволило включить все цветовые характеристики исследованных турмалинов (рис. 2).

Рис. 2. Цветовой круг, адаптированный для задач оценки эстетики цвета турмалина

Полученная палетка открыла возможность дня быстрого эстетического подбора турмалинов по характеру тона, его светлоты и насыщенности. При подборе могут быть использованы три пути. Первый предполагает монохромный подбор в однотоновом цветовом луче. Второй позволяет осуществить полихромный подбор по круговым линиям с одинаковой степенью светлоты/насыщенности цветов. Третий основан на принципе гармоничных сочетаний диаметрально-противоположных цветов.

Предлагаемая палетка в виде усовершенствованного цветового круга опробована иа цветных турмалинах, однако, принцип подбора каменного материала для конкретных дизайнерских решений может быть применим и для других цветных минералов, поскольку предложенный принцип снимает проблемы, характерные для цветового подбора любых ювелирных камней.

Разработанная методика цветового подбора турмалина в дизайне позволила создать серию эскизов ювелирных украшений, а некоторые воплотить в материале.

В пятой главе «Дизайн и технологические параметры дли создания ювелирных изделий с использованием турмалинов разных цветов»

рассмотрен ряд дизайнерских решений, базирующихся на описанной выше методике цветового подбора камней. Разработан дизайн трех браслетов и трех ожерелий.

11еред началом разработки этих изделий один вариант цветовых сочетаний турмалинов был выполнен случайным выбором на простом по форме колье, включающем три круглых кабошона (рис. За). Па эскизе видно, что эстетической цветовой гармонии достичь не удалось. Опыт подбора кабошонов показывает, что если это изделие воплотить в реальном материале, где в дополнение к цвету на визуальное восприятие будут оказывать влияние блеск и прозрачность, оно будет еще менее привлекательным. Для второй разработки по этому же эскизу были выбраны камни одного тона, с разной степенью насыщенности, близкие по характеристикам параметра «с» элементарной ячейки. Как видно на рисунке 36, турмалины в дизайне ожерелья создают гармоничное сочетание. Их тон изменяется и зависит от параметра «с» элементарной ячейки. Это еще раз доказывает, что данный метод может быть применен в дизайне ювелирных изделий с использованием "турмалинов.

При проектировании других изделий (Рис. 4 7) выбор цвета турмалинов осуществлялся согласно предложенной автором методике по принципу либо монохромного подбора в однотоиовом цветовом луче, либо полихромного по круговым линиям с одинаковой степенью светлоты/насыщенности, либо по принципу гармоничных сочетаний диаметрально-противоположных цветов. Пояснения к выбору цветовых сочетаний приведены в подрисуночных подписях.

Рис. 3. Ожерелья, спроектированные по принципу: а) случайного полбора турмалинов; б) эстетической сочетаемости в одно тоновой линии с дополнительным хроматическим цветом (серый цвет серебра)

1Ш ш*

■ ■ З'Г - г :.£<С й*М»< О >т 1И» 'ни1 о1 с

а) б) в)

Рис. 4. Браслеты выполнены по принципу эстетической сочетаемости: а) в однотоиовой линии зеленых турмалинов; б) диаметрально-противоположных цветов турмалинов желтых и синих; п) по круговой линии из разнотоновых областей с одинаковой степенью насыщенности от фиолетовых до

желто-оранжевых

а) б) в)

Рис. 6. Ожерелье спроектировано но принципу эстетической сочетаемости: а) родственных цветов - желтого золота и гаммы зеленых турмалинов; б) диаметралмю-ирогивоиоложных цветов (желтый цве г золота и гамма синих цветов турмалина); в) по круговой линии розового, фиолетового и синего цветов, дополнительным хроматическим цветом (серый цвет серебра)

с

а) б) и)

Рис. 5. Браслеты выполнен но принципу эстетической сочетаемости турмалинов: а) в однотоиовой линии розовой цветовой гаммы с дополнительным хроматическим

цветом (серый цвет серебра); б) родственных цветов - желтого золота и гаммы зеленых турмалинов; в) диаметрально-противоположных цветов (желтый цвет золота является диаметрально противоположным гамме синих цветов ту рмалинов)

Рис. 7. Ожерелье спроектировано но принципу эстетической сочетаемо« и: а) родственных цветов - желтого золота и гаммы зеленых турмалинов; б) диаметрально-

противоположных цветов - желтого золо га и гаммы синих нне гов турмалинов; в) в однотоновой линии розовой гаммы с дополнительным хроматическим цветом (серый цвет серебра); г) в однотоновой линии синей гаммы с дополнительным хроматическим цветом (серый цвет серебра)

Таким образом, научное определение важнейшей характеристики турмалина, которой можно объективно оценить еш цвет и насыщенность — параметра «с» элементарной ячейки, а затем сопоставление величин этого параметра с дизайнерским цветовых кодом 1ЮВ, позволило разработать подход к подбору камней и проиллюстрировать его на ряде дизайнерских решений, рассмотренных выше.

Одно изделие (браслет «Эгника») выполнено в материале (Рис. 8).

Рис. 8. Трехмерная модель браслета «Этика» (ЗВ.Шах), выполненного в материале (турмалины, серебро, кожа)

Основные выводы

Анализ результатов исследования цвета турмалина современными лабораторными методами, такими как рештеноструктурный, рентгеноспектральный электропно-зондовый, электронная микроскопия, дает основание утверждать, что:

1. Значения параметра «с» тригоналыюй решетки турмалина более четко коррелируют с цветовыми характеристиками минерала, чем химический состав.

2. Изменение состава твердых растворов замещения, при внедрении их в трпгопальную решетку турмалинов, приводит к изменению параметр «с» элементарной ячейки в широких пределах и определяет их цвет.

3. Цвет турмалинов может быть выражен через цветовые характеристики модели RGB, что открывает возможности для разработки нового пути в сортировке многоцветных турмалинов и их последующем подборе для использования в дизайне ювелирных изделий.

4. В однотоновых цветовых группах значения параметра «с» элементарной ячейки изменяются в соответствии со светлотой и насыщенностью тона: чем выше насыщенность, тем выше значение параметра «с».

5. По тонам и их светлоте/насыщенности среди изученных турмалинов выделено пять цветовых групп. Цветовая ipyiraa 1 имеет цвет от бледно-розового до фиолетово-розового, а параметры «с» элементарной ячейки изменяются от 0,7089 до 0,7096 им в соответствии с тоном и насыщенностью. Цветовая группа 2 характеризуется тональностью от светло-фиолетовой до фиолетовой с диапазоном параметра «с» от 0,7097 до 0,7103 им. Цветовая группа 3 включает турмалины с тональностью от зеленой до коричнево-зелёной и значениями параметра «с» 0,7104 - 0,7120 нм. Цветовая группа 4 с тональностью от оранжево-коричневой до тёмно-коричневой имеет значения «с» 0,7123 - 0,7127 пм. В самой насыщенной по цвету (от тёмно-серого до чёрного) группе 5 диапазон параметра «с» лежит в пределах 0,7246 - 0,7248 им.

6. Полученные данные позволяют усовершенствовать 24-часшый цветовой круг в соответствие с подбором цветовых сочетаний

природных камней в дизайне ювелирных изделий. Дополнения заключаются в необходимости увеличения однотоновых полос и введения круговых линий, объединяющих разнотоновые лучи в соответствие с их светлотой/насыщенностью.

7. Подбор камней в дизайне следует осуществлять согласно трем путям цветовых сочетаний: в однотоновом цветовом луче; по круговым линиям, объединяющим разнотоновые лучи равной светлоты/насыщенности; по диаметрально противоположным цветовым лучам, что будет способствовать расширению ассортимента изделий и сократит время на разработку дизайнерских проектов и их реальное воплощение в материале.

8. Согласно предлагаемому методическому приему возможна разработка дизайна ювелирных изделий, продемонстрированная на конкретных эскизах колье и браслетов с использованием цветных турмалинов.

9. Новизна полученных результатов, отличающихся от традиционных представлений о ведущей роли элементов хромофоров как таковых, позволяет рекомендовать их в учебном процессе для дисциплины «Природа окраски и методы облагораживания минералов».

10. Практическое использование результатов диссертационного исследования подтверждено актами внедрения.

Публикации по теме диссертации

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК:

1. Коновалова А.Н., Лобацкая P.M., Коновалов Н.П. Зависимость цветовых характеристик турмалина от особенностей его элементарной ячейки [Текст] // Вестник ИрГТУ. — Иркутск, 2009,— № 3 (39) —С. 33—36

2. Шишелова Т.И., Коновалова А.Н. Особое состояние воды в минералах. [Текст] // Вестник ИрГТУ,—Иркутск, 2010. - №5 (45) — С. 345-347

3. Коновалова А.Н., Лобацкая P.M. Определение зависимости цветовых характеристик турмалина, используемого в дизайне, от особенностей его элементарной ячейки и химического состава [Текст] // Дизайн. Теория и практика. МГУПИ. - Москва, 2010. — № 2 - С. 3 1-47.

4. Коновалова А.Н. Цветовая палитра прозрачных камнесамоцветов как основа решений по их использованию в дизайне ювелирных изделий

[Текст] // Дизайн. Материалы. Технология. СПБГУТД. — С.- Петербург, 2011.-№3 —с. 15-27 5. Коновалова А.Н., Лобацкая P.M. Анализ цвета турмалинов для дизайна ювелирных изделий [Текст] // Дизайн. Теория и практика. МГУПИ. -Москва, 2011. —№7-С. 1-22.

6. Коновалова А.Н., Лобацкая P.M. Использование рентгеноструктурного и рентгеноспектрального электронно-зондового микроанализа турмалинов, для определения зависимости их эстетической сочетаемости от изменения параметров элементарной ячейки и химического состава [Текст] // Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Геонауки» ИрГТУ. —Иркутск, 2009. — № 9 — С. 108—115.

7. Коновалова А.Н. Исследование характеристик цветных камней, на примере турмалина, для определения их оптимальных сочетаний в дизайне ювелирных изделий [Текст] // Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Геонауки» ИрГТУ. — Иркутск, 2010,—№ 10 —С. 87—90.

Статьи, опубликованные в сборниках научных трудов:

Подписано в печать 09.09.2011. Формат 60 х 90 /16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 11,5. Тираж 100 экз. Зак. 179. Поз. плана 34н.

Лицензия ИД № 06506 от 26.12.2001 Иркутский государственный технический университет 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83

Оглавление научной работы автор диссертации — кандидата технических наук Коновалова, Анастасия Николаевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ПРИРОДЫ ОКРАСКИ 10 МИНЕРАЛОВ

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ 24 ПРИРОДЫ ОКРАСКИ ТУРМАЛИНОВ

2.1. Физико-химические характеристики турмалина

2.2. Методы, использующиеся при изучении окраски минералов

2.3. Рентгеноструктурный метод

2.4. Рентгеноспектральный электронно-зондовый микроанализ

2.5. Метод электронной микроскопии

ГЛАВА 3. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ 3 5 ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРИЧИН ЦВЕТОВОГО РАЗНООБРАЗИЯ ТУРМАЛИНОВ

3.1. Результаты рентгеноструктурного анализа

3.2. Результаты рентгеноспектрального электронно-зондового 44 микроанализа

3.3. Результаты электронной микроскопии

3.4. Теоретическое осмысление полученных данных

ГЛАВА 4. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЦВЕТОВОЙ 56 ЭСТЕТИЧЕСКОЙ СОЧЕТАМОСТИ ТУРМАЛИНОВ В ДИЗАЙНЕ

4.1. Природа света и цвета

4.2. Основные принципы эстетической цветовой сочетаемости в 61 дизайне

4.3. Цветовое конструирование в дизайне

ГЛАВА 5. ДИЗАЙН И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЮВЕЛИРНЫХ ИЗДЕЛИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТУРМАЛИНОВ РАЗНЫХ ЦВЕТОВ

5.1. Дизайн серии украшений с турмалинами разных цветов, используя 83 разработанные принципы эстетической сочетаемости

5.2.Проектирование и изготовление браслета «Этника» с 94 использованием турмалинов и различных материалов

5.2.1. Эскизное проектирование браслета «Этника»

5.2.2. Изготовление восковой модели браслета «Этника»

5.2.3. Технологический процесс изготовления браслета «Этника» в 101 материале

5.2.4. Огранка турмалинов

5.2.5. Сборка браслета «Этника»

ВЫВОДЫ

Введение диссертации2011 год, автореферат по искусствоведению, Коновалова, Анастасия Николаевна

Актуальность исследования

Известно, что камнесамоцветы, используемые в ювелирном дизайне, как правило, плохо сочетаются друг с другом по цветовым характеристикам, что создает серьезные трудности при их подборе для изготовления серийных изделий. Причина заключается в физико-химических и геммологических характеристиках цветных ювелирных камней: химическом составе, плотности, оптических свойствах, прозрачности, цветовых вариациях, в ряде структурных параметров, наличии или отсутствии включений других минералов, микротрещин, кристаллов двойников и в вариациях некоторых других свойств. Обычно геммологическая экспертиза прозрачных камней опирается на 4 главных характеристики, от которых зависит оценка дизайнопригодности и стоимость камня: масса (carat), чистота (clarity), цвет (color) и огранка (cut). Эта классификация по «4 С», предложенная GIA (Геммологический Институт Америки), признана во всём мире для ограненных камней и, за исключением огранки, для необработанных.

Тем не менее, на эстетическое сочетание камней в дизайне ювелирного изделия, как показывают многочисленные исследования, наибольшее влияние оказывает их цвет. Нередко, ювелирные камни даже из одной минералогической группы, имеющие общую химическую формулу и близкие оптические характеристики, являются не пригодными для совместного использования в одном изделии из-за отсутствия цветовой гармонии. Например, в группе бериллов эстетически не сочетаются: изумруд и аквамарин, аквамарин и гелиодор, изумруд и гелиодор. То же самое касается минералов из группы гранатов, корундов, кварца и ряда других. Отсюда, при использовании цветных камней в дизайне ювелирных изделий всегда возникает проблема, связанная с их гармоничным эстетическим цветовым подбором.

Научное решение этой проблемы возможно, в первую очередь, при изучении причин цветового разнообразия, яркости и насыщенности тона, характера распределения цвета или цветовых переходов. Кроме того, хорошо известно, что камни с высоко эстетическими характеристиками окраски в природе встречаются не часто, в связи с чем усилия минералогов ориентированы на поиски совершенствования методов облагораживания ювелирного сырья. Определение причин цветовых вариаций в той или иной группе минералов теснейшим образом связано с изучением природы их окраски. Оба эти обстоятельства свидетельствуют об актуальности диссертационного исследования.

В качестве объекта исследования была выбрана минералогическая группа турмалина, отличающаяся среди камнесамоцветов наиболее широкой цветовой гаммой. Турмалин — общее название минеральной группы борсодержащих алюмосиликатов переменного состава. Он может быть представлен черными непрозрачными или бесцветными с высокой степенью прозрачности разновидностями, между которыми располагается цветовая палитра розово-лиловых, малиновых, красных, желтых, коричневых, голубых, зеленых и голубовато-зеленых оттенков. При этом в дизайне ювелирного изделия далеко не всегда удается сочетать по цвету минералы из этой группы. Таким образом, анализ цвета турмалина, является актуальной проблемой, научное решение которой позволит более объективно подходить к подбору цветных ювелирных камней в дизайне, что увеличит эстетическую ценность художественно-промышленных изделий и снизит трудозатраты при их изготовлении.

Цель и задачи работы

Цель диссертационной работы — изучение и анализ природы цветового разнообразия ювелирных камней минералогической группы турмалина, для обоснования их эстетического цветового подбора в ювелирном дизайне.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Определить химический состав турмалинов разного цвета с помощью рентгеноспектрального электронно-зондового микроанализа.

2. Определить характер распределения элементов химического состава турмалинов в матрице с помощью электронной микроскопии.

3. Определить параметры элементарной ячейки турмалинов разных цветов с помощью рентгеноструктурного анализа.

4. Определить корреляцию окраски турмалинов с параметром «с» элементарной ячейки.

5. Провести классификацию исследованных турмалинов с помощью цветовой модели RGB.

6. Сделать обоснование эстетического цветового подбора турмалинов для дизайна ювелирных изделий.

Фактический материал

Для экспериментальных исследований использовались образцы природного турмалина, взятого для чистоты эксперимента только из одного месторождения (Малханское месторождение, Забайкалье). Цветовая гамма образцов представлена розовыми, фиолетовыми, зелеными, коричневыми и черными турмалинами. В экспериментах было использовано более 170 образцов турмалинов, которые предоставлены кафедрой геммологии и минералогическим музеем ГОУ ВПО Иркутского государственного технического университета, а также, ряд образцов производственным предприятием «Сибкварцсамоцветы». Исследования проведены в лабораториях институтов геохимии им. академика А.П. Виноградова, Лимнологического института, Института химии Иркутского научного центра СО РАН, в ГОУ ВПО ИрГТУ на кафедрах геммологии, физики и в лаборатории коллективного пользования Технопарка ГОУ ВПО ИрГТУ. Изготовление восковых моделей производилось на кафедре автоматизации машиностроения. Отливка изделия выполнена в лаборатории коллективного пользования Технопарка ГОУ ВПО ИрГТУ. Экспериментальные исследования дополнены изучением материалов литературных и фондовых источников.

Методы исследования

Химический состав и структуру турмалинов для определения природы их окраски исследовали методами рентгеноструктурного, рентгеноспектрального электронно-зондового анализов и электронной микроскопии. Для дизайнерских решений использованы методы компьютерного проектирования: CorelDraw Graphics Suite Х5, 3DsMax и ArtCam. Эти методы открыли возможности для создания технологической последовательности при выборе наиболее удачных эстетических сочетаний камней в дизайне ювелирных изделий.

Научная новизна работы

1. Впервые установлено, что определяющим фактором цвета турмалинов является параметр «с» тригональной решетки. Установлено, что при растворении в решетке турмалина элементов хромофоров (Mn, Ti, Fe), образующих твердые растворы, параметр элементарной ячейки «с» может изменяться в широких пределах.

2. Впервые проведена классификация цвета турмалинов по параметру «с» элементарной ячейки в соответствии с цветовой моделью RGB.

3. Выделено пять цветовых групп турмалина, различающихся значениями параметра «с» элементарной ячейки.

4. Установлено, что насыщенность окраски внутри каждой цветовой группы турмалинов увеличивается пропорционально возрастанию значений параметра «с» элементарной ячейки.

5. Разработаны принципы эстетической сочетаемости различных цветовых групп турмалинов для дизайна ювелирных изделий.

Практическая значимость работы

1. Впервые предложен метод подбора турмалина по эстетической сочетаемости в монохромных и полихромных цветовых рядах с помощью цветового круга, усовершенствованного для подбора гармоничных цветовых сочетаний в дизайне ювелирных изделий.

2. Предложен новый метод сортировки и подбора камнесамоцветного сырья в ювелирном дизайне, основанный на принципе эстетической сочетаемости цветовых групп и позволяющий сократить время на принятие дизайнерского решения.

3. Разработаны художественно-композиционные ювелирные изделия с турмалинами в серебре и золоте, с использованием кожи, пригодные для мелкосерийного производства.

4. Даны рекомендации по использованию новых научных результатов, касающихся причин разнообразия окраски турмалина, в учебном процессе для дисциплины «Природа окраски и методы облагораживания минералов».

Перспективы использования результатов

Использование разработанной автором классификации турмалинов с помощью цветовой модели RGB и установленной зависимости изменения цвета турмалинов от параметра «с» элементарной ячейки, подтверждено актами внедрения в учебный процесс и производственные организации.

Апробация результатов работы

Результаты проведенных исследований многократно обсуждались на научных семинарах кафедры геммологии, на XI Всероссийской конференции «Технология художественной обработки материалов», 2008 г., Иркутск, на ежегодной научно-практической конференции ИрГТУ, 2007, 2008, 2009, на Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов, 2009, г. Томск.

Публикации

По результатам проведенных работ опубликовано семь статей, в том числе пять из них в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации результатов диссертационных исследований.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, 4 приложений и выводов. Объем диссертации составляет 122 страницы текста, включает 49 рисунков, 7 таблиц и список использованных литературных источников из 113 наименований.