Анализ цвета турмалинов для дизайна ювелирных изделий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 17.00.06, кандидат технических наук Коновалова, Анастасия Николаевна

• Коновалова, Анастасия Николаевна
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат 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 диссертации (часть автореферата) на тему «Анализ цвета турмалинов для дизайна ювелирных изделий»

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.