Dendritische Malerei - wenn Kunst und Physik sich treffen

Ein Tintentropfen, der von der Spitze eines in der Luft schwebenden Pinsels herabfällt, berührt eine bemalte Oberfläche und erblüht zu einem Meisterwerk von sich ständig verändernder Schönheit. Er webt einen Wandteppich aus verschlungenen, sich entwickelnden Mustern. Einige von ihnen ähneln verzweigten Schneeflocken, Gewitterblitzen oder Neuronen, die den einzigartigen Ausdruck der Vision des Künstlers widerspiegeln.

Bei der dendritischen Malerei wirken auf die Tröpfchen aus Tinte und Alkohol verschiedene Kräfte ein. Eine davon ist die Oberflächenspannung – die Kraft, die Regentropfen kugelförmig macht und Blätter auf der Oberfläche eines Teichs schwimmen lässt. Da Alkohol schneller verdunstet als Wasser, ändert sich die Oberflächenspannung des Tropfens. Die Flüssigkeitsmoleküle werden tendenziell zum Rand des Tropfens gezogen, der eine höhere Oberflächenspannung aufweist als sein Zentrum. Dies wird als Marangoni-Effekt bezeichnet und ist das gleiche Phänomen, das für die Bildung von Weintropfen oder Schlieren verantwortlich ist, die sich nach dem Schwenken oder Kippen eines Weinglases auf der Innenseite bilden.

Das wissen wir, weil Forscher des Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) die physikalischen Grundlagen dieser faszinierenden Technik, die als dendritische Malerei bezeichnet wird, untersucht haben. Dabei ließen sie sich von den Arbeiten der japanischen Medienkünstlerin Akiko Nakayama inspirieren.

Bei ihren Live-Painting-Performances trägt sie bunte Tropfen aus mit Alkohol vermischter Acryltinte auf eine flache, mit Acrylfarbe beschichtete Oberfläche auf. Vor den Augen des Publikums entstehen wunderschöne Fraktale – baumartige geometrische Formen, die sich in verschiedenen Maßstäben wiederholen und häufig in der Natur vorkommen. Es handelt sich um eine fesselnde Kunstform, die von Kreativität, aber auch von der Physik der Flüssigkeitsdynamik angetrieben wird.

„Ich bewundere Wissenschaftler wie Ukichiro Nakaya und Torahiko Terada sehr, die sowohl in der Wissenschaft als auch in der Kunst bemerkenswerte Beiträge geleistet haben.Ich habe mich sehr gefreut, dass mich der OIST-Physiker Chan San To kontaktiert hat.Ich beneide ihn um seine Fähigkeit, mit den Dendritenmustern „zu sprechen“ und zu beobachten, wie sie ihre Form als Reaktion auf verschiedene Ansätze verändern. Diese geheime Konversation zu hören, war reizvoll“, erklärt Nakayama.

„Maler haben sich oft der Strömungsmechanik bedient, um einzigartige Kompositionen zu schaffen. Wir haben das bei David Alfaro Siqueiros, Jackson Pollock und Naoko Tosa gesehen, um nur einige zu nennen.In unserem Labor reproduzieren und untersuchen wir künstlerische Techniken, um zu verstehen, wie die Eigenschaften der Flüssigkeiten das Endergebnis beeinflussen“, sagt OIST-Professor Eliot Fried von der Abteilung Mechanik und Materialien des OIST, der dendritische Gemälde gerne aus künstlerischer und wissenschaftlicher Sicht betrachtet.

Zudem spielt auch die darunter liegende Farbschicht eine wichtige Rolle bei dieser künstlerischen Technik.Dr. Chan hat verschiedene Arten von Flüssigkeiten getestet. Damit Fraktale entstehen können, muss es sich um eine Flüssigkeit handeln, deren Viskosität unter Scherbelastung abnimmt, d. h. sie muss sich ähnlich wie Ketchup verhalten. Es ist allgemein bekannt, dass Ketchup nur schwer aus der Flasche zu bekommen ist, wenn man ihn nicht schüttelt. Das liegt daran, dass sich die Viskosität von Ketchup je nach Scherbeanspruchung ändert. Wenn man die Flasche schüttelt, wird der Ketchup weniger zähflüssig, so dass man ihn leichter auf das Gericht gießen kann.

Wie wird dies auf die dendritische Malerei angewendet?

„Bei der dendritischen Malerei schert der sich ausdehnende Tintentropfen die darunter liegende Acrylfarbschicht ab. Das ist zwar nicht so stark wie das Schütteln einer Ketchupflasche, aber es handelt sich dennoch um eine Form der Scherbelastung. Wie bei Ketchup gilt: Je mehr Spannung vorhanden ist, desto leichter können die Tintentröpfchen fließen“, erklärt Dr. Chan.

„Wir haben auch gezeigt, dass die Physik, die hinter dieser dendritischen Maltechnik steckt, der Art und Weise ähnelt, wie sich Flüssigkeit in einem porösen Medium, wie etwa Erde, bewegt. Wenn man sich die Mischung aus Acrylfarbe unter dem Mikroskop ansieht, erkennt man ein Netzwerk mikroskopischer Strukturen aus Polymermolekülen und Pigmenten. Der Tintentropfen bahnt sich seinen Weg durch dieses zugrunde liegende Netzwerk und nimmt dabei den Weg des geringsten Widerstands, der zu dem dendritischen Muster führt“, fügt Prof. Fried hinzu.

Jeder dendritische Druck ist einzigartig, aber es gibt mindestens zwei wichtige Aspekte, die Künstler berücksichtigen können, um das Ergebnis der dendritischen Malerei zu steuern. Der erste und wichtigste Faktor ist die Dicke der Farbschicht, die auf die Oberfläche aufgetragen wird. Dr. Chan hat beobachtet, dass gut ausgearbeitete Fraktale erscheinen, wenn die Farbschicht dünner als ein halber Millimeter ist.

Der zweite Faktor, mit dem experimentiert werden muss, ist die Konzentration des Verdünnungsmittels und der Farbe in dieser Farbschicht. Dr. Chan erhielt die detailliertesten Fraktale mit drei Teilen Verdünnungsmittel und einem Teil Farbe oder zwei Teilen Verdünnungsmittel und einem Teil Farbe. Ist die Farbkonzentration höher, kann sich der Tropfen nicht gut verteilen. Umgekehrt bilden sich bei einer geringeren Farbkonzentration unscharfe Ränder.

Wissenschaft und Kunst

Derzeit entwickelt Dr. Chan auch neue Methoden zur Analyse der Komplexität einer Skizze oder eines Gemäldes während ihrer Entstehung. Er und Prof. Fried sind optimistisch, dass diese Methoden zur Aufdeckung verborgener Strukturen in experimentell erfassten oder numerisch erzeugten Bildern von fließenden Flüssigkeiten eingesetzt werden könnten.

Anleitung zur Herstellung dendritischer Bilder zu Hause

Jede/r kann mit viel Spaß dendritische Bilder herstellen. Benötigt wird eine nicht saugfähige Oberfläche (Glas, synthetisches Papier, Keramik usw.), einen Pinsel, eine Haarbürste, Franzbranntwein , Acryltinte, Acrylfarbe und Gießmittel.

Verdünne einen Teil der Acrylfarbe zu zwei oder drei Teilen des Gießmediums oder teste andere Verhältnisse, um zu sehen, wie sich das Ergebnis verändert

Trage die Farbe mit einem Haarpinsel gleichmäßig auf die nicht saugfähige Oberfläche auf. Die Dicke der Farbe beeinflusst das Ergebnis. Für die besten Fraktale wird eine Farbschicht empfohlen, die dünner als ein halber Millimeter ist.

Mische Franzbranntwein mit Acryltinte. Die Dichte der Tinte kann von Marke zu Marke unterschiedlich sein: Versuche, Alkohol und Tinte in verschiedenen Verhältnissen zu mischen

Wenn die weiße Farbe noch feucht ist (noch nicht getrocknet), trage mit einem Pinsel oder einem anderen Werkzeug wie einem Bambusstab oder einem Zahnstocher einen Tropfen der Tinte mit Alkoholmischung auf.

Am Ende genieße das Meisterwerk, wie es sich vor Denen Augen entwickelt.