关键概念
化学
溶液
互溶性
极性
表面活性剂
表面张力
简介
您是否需要给家人或朋友制作卡片？没问题——在这个活动中，您将创作美丽的艺术作品，同时还能进行科学实践！您唯一需要的材料是剃须膏、食用色素和纸张。准备好发现科学隐藏在哪里了吗？继续，一探究竟吧！
背景
纸张大理石花纹是一种艺术方法，其中漂浮在液体表面的颜色被转移到纸张上，以创造出大理石花纹图案。纸张大理石花纹艺术可以追溯到10世纪，当时日本艺术家开发了一种名为墨流的技术，意思是“漂浮的墨水”。油基墨水滴入装有浅水的盘子中，墨水漂浮在水面上。纸张铺在漂浮的墨水上面，颜色就转移到纸张表面。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您将帮助确保关于塑造我们今天世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
另一种起源于土耳其和中亚的纸张大理石花纹方法涉及一种称为胶液的浓稠液体，该液体由玉米淀粉等物质制成。在这种方法中，液体必须增稠，因为使用的颜色是水性的，否则将无法漂浮。为了使颜色漂浮并更好地扩散，它们与表面活性剂混合，然后滴到胶液上，从而形成漂浮颜色的图案，该图案可以类似地转移到纸张上。
这种古老的艺术技巧实际上涉及很多科学知识！颜色漂浮是因为它们的密度小于水。颜色和水不混合也很重要。液体是否与另一种液体混合取决于它们各自的分子结构。构成液体的分子可以是极性的或非极性的。“相似相溶”的简单规则指出，极性物质溶解在极性液体中，非极性物质溶解在非极性液体中。水是极性的，而油是非极性的，这就是为什么它们不混合。
溶解在水中的物质称为亲水性物质；不溶解在水中的物质称为疏水性物质。将表面活性剂添加到颜色中以影响其扩散行为。这些特殊的分子之所以能够做到这一点，是因为它们有两个端：一个亲水的，另一个疏水的。表面活性剂的这种性质使物质能够更好地扩散，因为它降低了水的表面张力，表面张力是由于水分子在表面相互吸引（超过它们对上方空气的吸引力）而产生的。
在这个活动中，您将使用剃须膏和食用色素进行一个更简单版本的纸张大理石花纹制作。听起来不一样，但相同的概念适用。亲自看看，做这个有趣的艺术科学活动吧！
材料
两个大盘子
剃须膏（非凝胶）
液体食用色素（至少两种不同的颜色）
白色纸或卡纸
医用滴管
剪刀
勺子
牙签
巨型工艺棒
纸巾
喷雾瓶
水
可以容忍溢出的工作场所
成人助手（可选）
熨斗（可选）
植物油（可选）
外用酒精（可选）
准备工作
将两个盘子并排放置在您的工作场所。
将两张信纸大小的纸张横向对半剪开。然后将每张纸对折，制作成两张折叠卡片。
将水倒入喷雾瓶中，并放在一边。
步骤
将剃须膏放在两个盘子上，用手或勺子将其铺开，形成一层至少与您的纸卡一样大、深度约为半英寸的层。剃须膏感觉如何？更像液体还是固体？
拿起您的第一种食用色素，使用医用滴管或直接从瓶中滴落，在剃须膏顶部添加几滴。两个盘子都这样做。颜色滴到剃须膏顶部后会发生什么？它会与泡沫混合、沉入其中还是停留在顶部？
对您要使用的所有其他食用色素重复此操作。所有颜色的表现都一样吗？您能在泡沫表面看到颜色图案形成吗？
接下来，拿起牙签，小心地在剃须膏中的颜色中 swirl 搅拌，直到您创建出您喜欢的颜色图案。尽量不要过度混合颜色。当您 swirl 搅拌颜色时会发生什么？它们会与剃须膏混合还是保持分离？
使用喷雾瓶在一个盘子上的颜色图案顶部喷洒一些水。至少喷洒五到十下水泵。然后让泡沫静置约一分钟。喷洒水后，颜色图案看起来有什么不同吗？它与另一个盘子上的颜色图案有何不同？
将您的第一张卡片正面朝下放在剃须膏顶部，轻轻按压，使整张卡片都被剃须膏覆盖。
对第二张卡片和第二个盘子重复此操作。
小心地从剃须膏中取出两张卡片，将它们翻过来，并用工艺棒刮掉卡片表面上剩余的剃须膏。当剃须膏被移除后，您在纸上看到了什么？您注意到两张卡片之间有什么区别吗？您能解释您的结果吗？
让卡片干燥。如果纸张起皱，您可以请成人小心地用最低的热量设置熨烫它，并在您的卡片和熨斗之间放另一张纸。
额外内容：尝试使用更多颜色、不同的 swirl 搅拌图案和不同尺寸的纸张。您可以创建多少种不同的图案？
额外内容：如果您在颜色图案顶部喷洒油或外用酒精而不是水会发生什么？您的结果会有所不同吗？获取一些植物油和外用酒精来找出答案！
观察和结果
您是否成功制作了漂亮的大理石花纹纸卡片？剃须膏大理石花纹方法的工作原理与其他开头描述的方法非常相似。剃须膏由肥皂和水的混合物以及一种气体组成，当您将其从瓶中喷出时，该气体可以将液体变成泡沫。肥皂是一种表面活性剂，这意味着它的分子具有亲水性（喜水）和疏水性（憎水）端。液体食用色素是染料在水或酒精中的混合物，是亲水性的。当您将食用色素滴在剃须膏上时，它不会浸入，因为它只能与肥皂分子的亲水性部分相互作用，并被疏水性端排斥。即使您用牙签 swirl 搅拌颜色，您仍然可以看到颜色和剃须膏之间明显的界限。
当您将纸张放在颜色图案顶部时，食用染料会浸入纸张中，从而将整个图案转移到其表面。这是因为纸张由木浆制成，木浆主要由绿色植物细胞壁中发现的纤维素组成——一种亲水性分子。亲水性食用染料可以很容易地在纸张上扩散，从而形成美丽的大理石花纹图案。但是，当您在将纸张放在顶部之前在图案顶部喷洒水时，食用染料会与水混合并被带入泡沫的更深层。您可能已经注意到，在添加水后，您的颜色图案看起来褪色了。纸张上的图案看起来确实比另一张更淡——但它同样美丽！
清理
使用纸巾从盘子上移除剃须膏，然后将所有东西丢入垃圾桶。用热水和肥皂冲洗盘子后，您可以重复使用它们。不要扔掉您的卡片——您可能想将它们寄给家人和朋友！
更多探索 表面活性剂科学：制作牛奶彩虹，来自大众科学 表面张力，来自 HyperPhysics
已解释：疏水性和亲水性，来自麻省理工学院新闻 适合所有年龄段的科学活动！，来自科学伙伴
本活动由科学伙伴合作推出
