史萊姆是一種流行的玩具，由簡單的原料製成：膠水、硼砂和水。那麼，硼砂在製作史萊姆時有什麼作用呢？在本文中，我們解釋了黏液背後的科學原理、硼砂的作用以及為什麼我們需要尋找替代品。
史萊姆製作過程：會發生什麼事？
以正確比例混合膠水、硼砂和水。揉捏一段時間後，混合物就會變成黏液。在揉捏過程中，液體膠逐漸變成固體且不沾黏。
顯然，硼砂使膠水俱有彈性。那麼它是如何做到的呢？
交聯化學：黏液的工作原理
事實上，在製作史萊姆時，膠水和硼砂會發生一種稱為「交聯」的化學反應。
硼酸根離子與 PVA 鏈交聯 |資料來源：https://www.ccmr.cornell.edu/wp-content/uploads/sites/2/2015/11/ScienceofSlime_student.pdf
首先，我們使用的膠水含有聚醋酸乙烯酯/聚乙烯醇（PVA）。它是一種長鏈分子，可以想像為散落的羊毛或義大利麵。大多數時候，這些長鏈分子會糾纏在一起，使其難以移動，因此PVA膠是一種黏稠的液體。
硼砂（硼酸鈉）是一種固體無機鹽（粉末），溶於水時形成鹼性溶液。當我們在PVA膠中添加硼砂和水時，硼砂溶液中的硼酸根離子會將長鏈分子連接起來，並將它們從無序的紗線變成三維網。由於硼酸根離子，它們像骨頭一樣支撐著長鏈 PVA 分子，這使得粘液變得柔軟而有彈性。
硼砂是最好的黏液活化劑嗎
從上面的化學反應我們知道硼砂的主要作用是連接PVA分子，我們把這種成分硼砂稱為交聯劑或活化劑。
那麼，硼砂是最好的黏液活化劑嗎？很長一段時間以來，都是如此。
硼砂與PVA反應簡單、可控，且成本低廉，使其長期以來成為煤泥製作的主要原料。然而，近年來，硼砂的安全性已成為一個頗具爭議的議題。
雖然目前還沒有明確的規定禁止使用硼砂，但硼砂的普及 無硼砂黏液 逐漸增加，這表明人們正在尋找更安全的替代品。
接觸史萊姆中的硼砂是否安全
儘管硼砂存在安全問題，但其在黏液中的含量卻微乎其微。歐盟EN71要求玩具中的硼含量不得超過1200 ppm（0.12%）或300 ppm（0.03%）。在嚴格的安全檢測要求下，符合標準的黏液是可以安全觸摸的。
當然，吞下黏液或讓它接觸眼睛是不安全的。
當你在史萊姆中放入過多的活化劑時會發生什麼
在實驗室中，技術人員計算 PVA 和活化劑的最佳混合比例，因為活化劑過多或過少都會對黏液質地產生影響。
一般來說，活化劑會增加膠水的黏度，使其變硬並具有適當的彈性。因此，當我們添加過多的活化劑時，PVA就會過度交聯，使得成品黏液太固體而無法使用。
硼砂能讓史萊姆變得蓬鬆嗎
在製作蓬鬆史萊姆時，我們可能會使用硼砂，但這並不是蓬鬆史萊姆的原因。最簡單的配方只使用 PVA 膠、硼砂和水來製作非蓬鬆的軟泥。
黏液的蓬鬆感來自於其他起泡物質，在自製配方中，我們使用了刮鬍膏。
不含硼砂：現在哪一種活化劑最適合史萊姆
從前面的介紹我們知道，在交聯反應中起作用的是硼酸根離子，而不是硼砂。因此，替代硼砂的活化劑需要含有硼酸根離子並且對人體無害。
目前，製作無硼砂黏液常用的活化劑替代品主要有液體澱粉、隱形眼鏡藥水小蘇打和玉米澱粉。
澱粉液
液體澱粉常見於洗滌劑中，與水混合時形成硼酸根離子，可取代硼砂與 PVA 分子反應。
用液體澱粉製成的史萊姆的質地通常與硼砂基史萊姆相同，但不夠安全。
玉米澱粉
玉米澱粉是一種可食用的成分，因此製作史萊姆無疑是安全的。然而，玉米澱粉在這裡不是活化劑。製作史萊姆時，玉米澱粉不會與膠水產生化學反應或交聯。
事實上，用玉米澱粉製作黏液是一種物理變化，即澱粉顆粒與水相互作用形成非牛頓流體。因此，玉米澱粉泥的質地會更像麵團或歐不裂。而且，用它來製作透明黏液幾乎是不可能的。
小蘇打與接觸溶液
小蘇打在家庭廚房中很容易找到，因此您經常會在自製無硼砂粘液的食譜中看到它。但請注意，小蘇打（碳酸氫鈉）溶解在水中時不會形成硼酸根離子。
它必須與接觸溶液混合才能成為有效的活化劑。
接觸式黏液背後的科學原理
與硼砂類似，接觸液和PVA膠也會發生交聯反應。由於接觸溶液中含有硼酸和硼酸鈉，它們以離子形式存在於溶液中。即接觸溶液中存在大量的硼酸根離子。
當我們將接觸溶液滴入膠水中時，硼酸根離子將與PVA長鏈分子結合形成交聯網絡。
這是製作黏液的簡單配方：
1/2 杯 PVA 膠
1 / 2一杯水
1 / 2茶匙小蘇打
1-2湯匙隱形眼鏡護理液
但在實際生產中，我們不使用隱形眼鏡藥水，因為隱形眼鏡藥水成本較高。
硼砂史萊姆能保存多久
與其他替代品相比，硼砂泥具有更長的保質期和持續時間（通常超過半年），這也是人們一直使用硼砂作為交聯活化劑的原因。
黏液變質的主要跡像是發黴/發臭、變色/褪色和乾燥/硬化。使用正確的儲存方法，我們可以盡可能延長史萊姆的壽命。
發黴/發臭
聚醋酸乙烯酯是一種可生物降解的綠色材料，許多微生物都會分解。如果將黏液露天存放，細菌和微生物就會沉積在上面。
發黴發臭的黏液只能丟掉，有時還會變得黏稠。所以，為了避免這種情況，我們在不玩的時候應該用密封的容器或是自封袋來存放。
變色/褪色
黏液中的顏色主要來自顏料或食用色素，它們通常不耐紫外線或高溫。紫外線和高溫會分解色素並改變黏液的顏色。
這種變色或褪色是不可逆的，因此粘液應存放在陰涼處，避免陽光直射。
然而，有一種特殊的變色膩子，當暴露在紫外線或溫度變化時會變色，但之後可以恢復。存放此膩子時，應避免陽光照射和高溫，使其變色性能保持更長時間。
乾燥/硬化
頻繁玩耍可能會導致黏液因材料疲勞而變硬，但讓它休息一段時間通常會恢復它。
另一種硬化情況是黏液變乾。在交聯反應過程中，PVA分子捕獲水，因此煤泥也含有水。當我們玩黏液時，這些水可能會減少。遇到這種情況，可以在史萊姆表面噴一些水，使其軟化。
結論
黏液的神奇之處在於聚合物的化學反應，特別是PVA長鏈分子與硼酸根離子的交聯。了解這一點有助於我們找到硼砂的替代品，例如液體澱粉和小蘇打與接觸溶液。玉米澱粉作為黏液的替代品是物理反應，用它製成的黏液是非牛頓流體。
從史萊姆製作科學來看，要保存史萊姆，請將其密封並避免陽光直射，以延長其保質期。這將有助於我們延長史萊姆玩具的保存期限。
參考
史萊姆的科學！
slime_activity.pdf
交叉連結 - 維基百科
聚醋酸乙烯酯 - 維基百科