核心概念
化学
聚合物
溶剂
材料科学
引言
你有没有希望你的绘画能栩栩如生,纸上的火柴人或物体可以四处移动?这并非不可能!在这个活动中,你将通过让你的绘画漂浮在水面上来让它移动。这之所以成为可能,是因为干擦记号笔有趣的化学特性。这些记号笔通常用于在白板或玻璃表面上书写,并且可以轻松擦除。事实证明,它们也非常适合做科学实验!
背景
你可能在你的学校教室里有一块白板。为了在这个表面上绘画,你的老师可能会使用白板笔或干擦记号笔。这些记号笔的书写内容可以轻松地从白板上擦除,而不会留下任何痕迹。
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之所以如此,是因为干擦记号笔含有特殊的成分。它们包括一种溶剂,通常是某种酒精。这用于溶解决定记号笔颜色的着色颜料。此外,还添加了一种树脂或聚合物,这是使墨水可擦的关键。在干擦记号笔中,树脂是一种油性硅酮聚合物,它充当“脱模剂”。这使得记号笔的墨水非常滑,并防止其粘附在白板的表面上。这就是为什么墨水可以很容易地从非常光滑的无孔表面(如白板或玻璃)上擦掉的原因。
你可能知道干擦记号笔会永久性地污染其他表面,如衣服。这是因为织物没有光滑的表面,因此墨水可以浸入其孔隙中,从而永久染色!在真正的永久性记号笔中,使用的树脂是一种充当“粘合剂”的丙烯酸聚合物,使墨水粘附在表面上。只有聚合物的类型区分了永久性记号笔和可擦记号笔。了解这种差异如何影响你的绘画在这个活动中的漂浮方式!
材料
两个浅托盘或表面光滑的盘子,你已获得许可可以用记号笔在上面绘画
干擦记号笔(不同颜色)
永久性记号笔
杯子
水
外用酒精
纸巾
准备工作
找到一个可以容忍水溅的工作区域。
在你的杯子里装满室温水,并将其放在你的托盘或盘子旁边。
步骤
选择一种颜色的干擦记号笔,并在你的第一个盘子上画一个图形,例如火柴人、心形或文字。看起来墨水是否粘在你的盘子表面?
让它干燥几秒钟,然后用干燥的手指擦拭你的绘画。你的手指是否擦掉了绘画,还是之后仍然可以看到它?
如果绘画被擦掉了,请重新画一幅。否则,保留旧的。然后,在你的盘子上倒入足够的水以覆盖绘画。等待并观察。如果什么也没发生,轻轻摇晃盘子。过了一会儿,墨水会发生什么?你的绘画是否开始漂浮并活起来?
接下来,使用永久性记号笔在第二个盘子上作画。你是否看到与干擦记号笔在表面上的外观有所不同?
让它干燥几秒钟,然后用干燥的手指擦拭你的绘画。当你用手指擦拭时,你的绘画会消失吗?你可以解释为什么会这样吗?
如果绘画被擦掉了,请重新画一幅。否则,保留旧的。然后,在你的盘子上倒一些水以覆盖绘画。等待并观察。这次绘画会发生什么?它会漂浮吗?你的结果与之前的有何不同?
附加:使用不同颜色的干擦记号笔绘画。它们都表现相同还是不同?哪种颜色漂浮得最好?
附加:如果你在你的绘画上倒入外用酒精而不是水会发生什么?你的绘画还会漂浮吗?干擦记号笔和永久性记号笔给你相同的结果吗?为什么?
附加:你可以擦掉你的漂浮绘画吗?尝试用手指从水面拿起你的绘画。当你把它从水中拉出来时会发生什么?你认为现在你手中拿的材料是由什么制成的?
观察和结果
你是否让你的绘画漂浮起来了?你应该可以——但只能在使用干擦记号笔时。当你在一个光滑的盘子或托盘表面上作画时,溶解墨水成分的溶剂或酒精会蒸发。这会在表面留下着色颜料和聚合物。使用永久性和干擦记号笔,实际上看起来颜色会粘住。但是,当你用手指擦拭你的绘画时,只有用干擦记号笔绘制的绘画才会消失。这是因为干擦记号笔中的油性硅酮聚合物会阻止其粘附,而永久性记号笔中的丙烯酸聚合物树脂会使其粘附在表面上。
当你将水倒在你的绘画上时,有趣的部分开始了。你应该观察到你的干擦记号笔绘画神奇地从盘子上脱落并升到水面。在那里,它可以像活的一样漂浮和移动!永久性记号笔绘画应该仍然粘在盘子上。这种差异是由于干擦记号笔墨水中的特殊聚合物造成的——因为这种成分可以防止墨水附着在盘子上,并且水可以滑到下面。而且由于墨水比水轻,所以它可以漂浮。但是,当你将外用酒精倒在你的绘画上时,你应该看到它们都慢慢溶解。这是因为酒精在这两种记号笔中都用作溶剂。
清理
用浸泡在外用酒精中的纸巾擦拭,从你的盘子上清除所有剩余的绘画。然后用温水和肥皂冲洗它们,然后再重复使用。
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