關鍵概念
化學
溶液
互溶性
極性
表面活性劑
表面張力
簡介
您是否需要給家人或朋友製作卡片？沒問題——在這個活動中，您將創作美麗的藝術作品，同時還能進行科學實踐！您唯一需要的材料是剃鬚膏、食用色素和紙張。準備好發現科學隱藏在哪裡了嗎？繼續，一探究竟吧！
背景
紙張大理石花紋是一種藝術方法，其中漂浮在液體表面的顏色被轉移到紙張上，以創造出大理石花紋圖案。紙張大理石花紋藝術可以追溯到10世紀，當時日本藝術家開發了一種名為墨流的技術，意思是“漂浮的墨水”。油基墨水滴入裝有淺水的盤子中，墨水漂浮在水面上。紙張鋪在漂浮的墨水上面，顏色就轉移到紙張表面。
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另一種起源於土耳其和中亞的紙張大理石花紋方法涉及一種稱為膠液的濃稠液體，該液體由玉米澱粉等物質製成。在這種方法中，液體必須增稠，因為使用的顏色是水性的，否則將無法漂浮。為了使顏色漂浮並更好地擴散，它們與表面活性劑混合，然後滴到膠液上，從而形成漂浮顏色的圖案，該圖案可以類似地轉移到紙張上。
這種古老的藝術技巧實際上涉及很多科學知識！顏色漂浮是因為它們的密度小於水。顏色和水不混合也很重要。液體是否與另一種液體混合取決於它們各自的分子結構。構成液體的分子可以是極性的或非極性的。“相似相溶”的簡單規則指出，極性物質溶解在極性液體中，非極性物質溶解在非極性液體中。水是極性的，而油是非極性的，這就是為什麼它們不混合。
溶解在水中的物質稱為親水性物質；不溶解在水中的物質稱為疏水性物質。將表面活性劑新增到顏色中以影響其擴散行為。這些特殊的分子之所以能夠做到這一點，是因為它們有兩個端：一個親水的，另一個疏水的。表面活性劑的這種性質使物質能夠更好地擴散，因為它降低了水的表面張力，表面張力是由於水分子在表面相互吸引（超過它們對上方空氣的吸引力）而產生的。
在這個活動中，您將使用剃鬚膏和食用色素進行一個更簡單版本的紙張大理石花紋製作。聽起來不一樣，但相同的概念適用。親自看看，做這個有趣的藝術科學活動吧！
材料
兩個大盤子
剃鬚膏（非凝膠）
液體食用色素（至少兩種不同的顏色）
白色紙或卡紙
醫用滴管
剪刀
勺子
牙籤
巨型工藝棒
紙巾
噴霧瓶
水
可以容忍溢位的工作場所
成人助手（可選）
熨斗（可選）
植物油（可選）
外用酒精（可選）
準備工作
將兩個盤子並排放置在您的工作場所。
將兩張信紙大小的紙張橫向對半剪開。然後將每張紙對摺，製作成兩張摺疊卡片。
將水倒入噴霧瓶中，並放在一邊。
步驟
將剃鬚膏放在兩個盤子上，用手或勺子將其鋪開，形成一層至少與您的紙卡一樣大、深度約為半英寸的層。剃鬚膏感覺如何？更像液體還是固體？
拿起您的第一種食用色素，使用醫用滴管或直接從瓶中滴落，在剃鬚膏頂部新增幾滴。兩個盤子都這樣做。顏色滴到剃鬚膏頂部後會發生什麼？它會與泡沫混合、沉入其中還是停留在頂部？
對您要使用的所有其他食用色素重複此操作。所有顏色的表現都一樣嗎？您能在泡沫表面看到顏色圖案形成嗎？
接下來，拿起牙籤，小心地在剃鬚膏中的顏色中 swirl 攪拌，直到您創建出您喜歡的顏色圖案。儘量不要過度混合顏色。當您 swirl 攪拌顏色時會發生什麼？它們會與剃鬚膏混合還是保持分離？
使用噴霧瓶在一個盤子上的顏色圖案頂部噴灑一些水。至少噴灑五到十下水泵。然後讓泡沫靜置約一分鐘。噴灑水後，顏色圖案看起來有什麼不同嗎？它與另一個盤子上的顏色圖案有何不同？
將您的第一張卡片正面朝下放在剃鬚膏頂部，輕輕按壓，使整張卡片都被剃鬚膏覆蓋。
對第二張卡片和第二個盤子重複此操作。
小心地從剃鬚膏中取出兩張卡片，將它們翻過來，並用工藝棒刮掉卡片表面上剩餘的剃鬚膏。當剃鬚膏被移除後，您在紙上看到了什麼？您注意到兩張卡片之間有什麼區別嗎？您能解釋您的結果嗎？
讓卡片乾燥。如果紙張起皺，您可以請成人小心地用最低的熱量設定熨燙它，並在您的卡片和熨斗之間放另一張紙。
額外內容：嘗試使用更多顏色、不同的 swirl 攪拌圖案和不同尺寸的紙張。您可以建立多少種不同的圖案？
額外內容：如果您在顏色圖案頂部噴灑油或外用酒精而不是水會發生什麼？您的結果會有所不同嗎？獲取一些植物油和外用酒精來找出答案！
觀察和結果
您是否成功製作了漂亮的大理石花紋紙卡片？剃鬚膏大理石花紋方法的工作原理與其他開頭描述的方法非常相似。剃鬚膏由肥皂和水的混合物以及一種氣體組成，當您將其從瓶中噴出時，該氣體可以將液體變成泡沫。肥皂是一種表面活性劑，這意味著它的分子具有親水性（喜水）和疏水性（憎水）端。液體食用色素是染料在水或酒精中的混合物，是親水性的。當您將食用色素滴在剃鬚膏上時，它不會浸入，因為它只能與肥皂分子的親水性部分相互作用，並被疏水性端排斥。即使您用牙籤 swirl 攪拌顏色，您仍然可以看到顏色和剃鬚膏之間明顯的界限。
當您將紙張放在顏色圖案頂部時，食用染料會浸入紙張中，從而將整個圖案轉移到其表面。這是因為紙張由木漿製成，木漿主要由綠色植物細胞壁中發現的纖維素組成——一種親水性分子。親水性食用染料可以很容易地在紙張上擴散，從而形成美麗的大理石花紋圖案。但是，當您在將紙張放在頂部之前在圖案頂部噴灑水時，食用染料會與水混合並被帶入泡沫的更深層。您可能已經注意到，在新增水後，您的顏色圖案看起來褪色了。紙張上的圖案看起來確實比另一張更淡——但它同樣美麗！
清理
使用紙巾從盤子上移除剃鬚膏，然後將所有東西丟入垃圾桶。用熱水和肥皂沖洗盤子後，您可以重複使用它們。不要扔掉您的卡片——您可能想將它們寄給家人和朋友！
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本活動由科學夥伴合作推出
