趣味STEAM教育神奇隐形墨水背后的秘密
您准备好与孩子一起度过夏天吗？借助免费的动手科学和工程活动，帮助学生讲述自己的故事，让这个夏天变得更具创意和乐趣。
以下STEAM活动鼓励孩子们以创新的方式创作和讲述自己的故事。通过这些简单而创造性的STEAM活动，孩子们可以有趣地制作涉及科学原理的东西，然后他们可以讲述自己的故事和进行富有想象力的游戏。
神奇隐形墨水的秘密讯息！
一、介绍
您是否曾经想向您的朋友发送一条秘密消息，让其他人无法阅读？然后，您可能会知道不可见墨水：一种可以用于书写并且不会出现在纸上的特殊墨水。只有经过特殊处理，它才能再次神奇地出现，并且可以读取该消息。这是如何运作的？在此活动中查找并写下您自己的秘密消息！
二、用料
工具：
卡片纸量匙3个杯字或小碗勺子棉签、刷子旧报纸或纸板纸巾方法1：
水柠檬或柠檬汁铁方法2：
小苏打水姜黄、外用酒精或浓缩的葡萄或蓝莓汁。注意：可以使用高百分比酒精（40％或更多）来代替摩擦酒精。水的确起作用，但效果不会那么强烈。
三、准备工作
1、将半个柠檬汁挤入杯子或小碗中。
2、在柠檬汁中加半茶匙水，然后用汤匙混合。
3、在第二个杯子或碗中将1大汤匙小苏打和1大汤匙水混合。
4、在第三个杯子或碗中，将1/2茶匙的姜黄粉与3汤匙的酒精混合。注意：您也可以使用另一种高百分比的酒精（40％或更多）来代替摩擦酒精。水也是一种选择，但效果不会那么强烈。请注意，姜黄只会完全溶解在外用酒精中。在其他解决方案中，您仍然会看到一些未溶解的姜黄。但是，这不会影响您的结果。
四、步骤
方法1：
1、将棉花签浸入柠檬汁水溶液中。
2、使用潮湿的笔尖在白卡片纸上绘制字母，符号或写秘密信息。如有必要，请重新润湿您的笔尖。请注意不要将纸张过多浸泡。
想一想：论文写完后看起来如何？你能看到你的留言吗？
3、让纸张完全干燥。
想一想：纸张完全干燥后，您还能看到消息吗？
4、在成人的帮助下，插入电熨斗并置于较高的温度下。小心地将热熨斗在纸上运行几次。
想一想：当您在纸张上加热时会发生什么？为什么会这样？
方法2：
1、将棉签浸入第二杯小苏打溶液中。
2、使用潮湿的笔尖在白卡片纸上绘制字母，符号或写秘密信息。如有必要，请重新润湿您的笔尖。请注意不要将纸张过多浸泡。
想一想：论文写完后看起来如何？你能看到你的留言吗？
3、让纸张完全干燥。如果在纸上看到小苏打残留，请用纸巾将其清除。
纸张完全干燥后的外观如何？
4、将棉签浸入或浸入准备好的姜黄溶液中。用姜黄溶液涂满整个纸，确保覆盖小苏打所写的秘密字母。
你注意到了什么？你能解释一下结果吗？
清理
将所有解决方案丢弃在水槽中。让纸张干燥并将其放入回收箱中。洗手并清洁工作表面。
五、发生了什么？
您是否可以使用两种隐形墨水方法来揭示您的秘密信息？你应该玩过的！用柠檬汁在纸上加热，应该可以使您的秘密信息清晰可见。柠檬汁是一种相对强的有机酸，因为它含有柠檬酸。用柠檬汁在纸上书写时，酸会削弱纸中的纤维，并开始分解。同时，柠檬汁中的碳水化合物（如柠檬酸）被吸收到纸张中。碳水化合物不喜欢加热，因此当您在纸上使用热铁并发出秘密信息时，碳水化合物就会开始碳化。此过程释放出碳，当碳与空气接触时会氧化。这种氧化反应产生褐色物质，使您的秘密信息清晰可见。
另一方面，小苏打是碱性的。它像柠檬汁一样被纸吸收，并且一旦干燥就不再可见（尽管您可能已经注意到纸上有小苏打粉残留物，可以轻松擦去）。当您用姜黄溶液涂纸时，这很可能会改变，因为姜黄的颜色取决于它在酸性或碱性环境中的颜色。当它与碱性或碱性物质（例如纸上的小苏打）接触时，它会从黄色变为深红色。这时您的秘密信息被泄露！浓缩葡萄汁也可以使您的信息可见，因为葡萄汁中含有与纸张吸收的碱性小苏打发生反应的酸。
六、探索更多
1、深层发掘
隐形墨水是一项古老的发明，已经使用了多年。它的目的是多种多样的，从阴谋或间谍活动到写秘密情书不等。从古代开始，已开发出许多不同的秘密墨水配方。所有配方均基于使墨水内部成分之一可见的化学反应。化学反应的类型可以变化，但是它们都会产生有色的最终产品，使墨水可见。
有几种类型的反应可用于暴露隐形墨水，包括酸碱，氧化还原和热反应。当可以通过一种特殊的化学剂（指示剂）使墨水的酸性或碱性成分可见时，就会发生酸碱反应，该化学物质会根据其处于酸性或碱性环境而改变颜色。类似地，可以使用氧化还原反应，其中化合物根据其氧化还原状态改变颜色。您还可以利用以下事实：某些化合物对热或光敏感，一旦暴露于这些条件下就会变色。
根据隐形墨水所基于的化学反应类型，使墨水可见可以采取不同的形式，例如加热，使用某种化学物质或使用紫外线。所有这些特殊处理都会导致秘密信息的泄露。
2、进一步探索
试着用不同的酸来写你的秘密信息。酸橙汁、橙汁、牛奶或醋也可以吗？
你能找到其他方法让你的小苏打信息可见吗？尝试其他酸，如蓝莓汁、木槿茶，或简单的醋与几滴食用色素。你得到同样的结果了吗？
七、隐形墨水的历史
隐形墨水的历史主要是战争的历史，因为在这种时期，阴谋、间谍和间谍活动才是最重要和必要的。
1、古代与文艺复兴
隐形墨水的历史可以追溯到年前，被古希腊人和罗马人使用。它的第一个记录来自公元一世纪的老普林尼（PlinytheElder），他在他的《自然史》中提到使用山雀植物的牛奶作为隐形墨水。文艺复兴时期继续使用隐形墨水。政治家在信中使用了这一点，奥维德在《爱的艺术》中引用了这种做法。意大利珠宝商GiovanniBattistadellaPorta开发了一种隐形墨水配方，该配方由一盎司的明矾和一品脱的醋组成。一旦涂在煮熟的鸡蛋的壳上，它就会渗透并传递信息到鸡蛋的蛋白上。鸡蛋去皮后才能看到文字。
2、独立战争期间
在独立战争期间，英美两国都使用隐形墨水。英国人同时使用有机液体和普通的隐形墨水。英国首席情报官约翰·安德烈少校让特工在他们的书信中放了一封信，以告知接收者如何开发隐藏的秘密信息。例如，在可能被火冒出的字母的角上放一个“F”，对于需要加酸的字母则放一个“A”。
但是乔治·华盛顿（GeorgeWashington）想要更多的东西，这种墨水只能通过独特的特殊配方试剂才能显现出来。詹姆斯·杰伊爵士回答了将军的电话。杰伊（Jay）是美国爱国者约翰·杰伊（JohnJay）的兄弟，也是一位涉猎化学的医生，他制造了一种“同情色斑”，并提供给华盛顿。华盛顿然后将其传递给大陆军的间谍主管本杰明·塔尔迈奇少校，本杰明·塔尔迈奇少校又将其提供给了著名的卡尔珀间谍指环的成员：亚伯拉罕·伍德海尔和罗伯特·汤森。为避免怀疑，华盛顿指示他的间谍在他们的秘密信息之间写上看似平庸的信件，或在“小册子的空白页上写下普通的口袋书，或在寄存器，年历书或任何价值不大的出版物或书籍两端的空白页上。”
3、第一次世界大战
与当今预算十亿美元的情报机构相反，当美国进入第一次世界大战时，中央情报局不存在，联邦调查局只有15岁。海军情报局协调了该国情报的收集。
这段时间里使用了化学油墨，但是柠檬汁和牛奶等基本材料仍在使用。德国人处于隐形墨水开发的前沿。战争开始时，德国人使用由头痛、发烧药和泻药制成的墨水。这些很方便，因为它们可以作为普通药品被假冒。但是，当盟友赶上时，他们被迫在普通家庭用品的基础上开发墨水。他们使用了由硫酸铁，硫酸铜和钴盐制成的油墨，并使用了碳酸钠，氨气和亚铁氰化钾试剂。
双方都在努力寻找一种通用试剂，无论其化学成分如何，它都能使每种看不见的墨水显影。当盟军发现碘蒸气会使所有不可见的墨水变成棕色时，他们想出了办法。它的工作方式不是通过化学反应，而是通过揭示纸张的纤维在哪里被水分改变而起作用。
但是德国人随后提出了一个简单的对策。在写了一条秘密消息后，他们将通过蒸干整张纸，从而改变了纸的所有纤维。
双方都必须想出办法来隐藏油墨，美国特工用硝酸钠溶液浸渍他们的衬衫领和手帕。这些物品可以浸泡在水中以产生墨水。德国间谍通过将他们的纽带浸泡在后来重新配制的化学品中而采用了类似的策略。通常将现成的墨水放在剃须棒内部，然后掏空肥皂蛋糕和发刷。特工也将火柴杆浸入墨水中，使其干燥。然后可以携带火柴而不会引起怀疑，并在刻上秘密信息时用作书写工具。
美国间谍还在他们的身体上写了一些秘密信息，这些信息只有在雾化器喷洒后才能发展。脚趾甲上甚至刻有信息，用木炭粉撒粉后发现蚀刻。
4、第二次世界大战
第二次世界大战期间，同盟国和轴心国都在努力开发自己的隐形墨水并发现敌人使用的墨水。实验室之间的这场战斗变成了一场名副其实的军备竞赛，每一方都竭尽全力，互相争夺，拿出了看不见的墨水的圣杯：一种无味的墨水，可以用尽可能少的试剂产生，并且不能暴露出来。通过加热，用碘检测或通过紫外线显示。
德国军事情报局Abwehr拥有五级墨水，并把最复杂的墨水交给最好的间谍（信任程度较低的间谍可能是双重间谍，他们会将秘密移交给盟军）。要显影其中一种墨水，接收者必须弄湿纸，在纸上撒上含有萘的红色粉末，将其加热到华氏度，然后将其暴露在紫外线下。另一种狡猾的墨水需要被血液激活-药剂刺破手指，并在书写之前在墨水中滴了一滴。
在揭露对方使用的秘密墨水时，盟国和轴心国的力量也试图超越对方。与第一次世界大战期间一样，美国政府大力筛选进出该国的邮件。个检查员每天打开一百万封邮件；引起检查员怀疑的信件被送往联邦调查局进行进一步测试。封邮件被转发到政府的实验室，其中封邮件包含机密文字和代码。
审查员会将可疑纸张暴露在热，紫外线和碘蒸气的作用下。他们还将使用由多个连接在一起的刷子组成的工具对它们进行剥离。每把刷子都浸在不同的试剂中，然后将工具扫过整个页面以检查反应。
然后，德国人通过配制一种油墨，要求三遍、间隔三小时的试剂来抵消这种检测方法。
盟军和德国人在写信的地方也试图互相击败。他们知道自己已被仔细检查过，因此在信封盖的下面写了字，用墨水在报纸上刷了某些单词和短语，并在手帕上写下了信息。当德国间谍乔治·达施（GeorgeDasch）和他的同谋一起降落在长岛的一艘潜水艇上时，被联邦调查局投降，在他的口袋里发现了一条手帕，上面用隐形墨水写着他的联系人的姓名和地址。
5、冷战时期
在这个间谍活动的黄金时代，各国投入了大量时间和资源来开发间谍工具和技术，以使他们领先于敌人。这包括对更加有效和复杂的隐形油墨的研究。
一种重大进步是采用了一种新的写作方法。历史悠久的技术是湿写。该人直接用墨水在纸上写字。但是这个过程有很大的弊端。代理商必须蒸纸，使其干燥，写下信息，重新蒸纸以去除用书写用具制成的凹痕，再次晾干，然后写下可见的信息以掩盖看不见的东西。甚至在所有这些之后，另一侧受过训练的技术人员仍然可以找到书写的痕迹。
年代，苏联克格勃和东德·斯塔西（EastGermanStasi）开发了另一种选择：干转移法。不是将墨水直接放在纸上，而是将化学浸渍的纸放在两张普通书写纸之间。机密消息写在顶层，然后通过中间层的化学品传递到底层。顶层被完全破坏（它通常是由一种可冲洗掉或溶于一杯水的水溶性材料制成），而底层则留下了无法检测到的信息。在必须丢弃之前，这些化学薄板可以多次重复使用。越南战争期间，美国战俘甚至利用这种干法将秘密信息潜入他们的家中。
在60年代，许多塑料产品的发展为代理商提供了一种书写信息的新方式。中情局会将化学药品嵌入信用卡，钢笔帽，眼镜架，钥匙扣，甚至塑料牙签等普通产品中，并将其插入瑞士军刀中。然后，代理商只需将塑料物体擦在纸上即可转移不可见的“墨水”。
随着冷战的结束，致力于隐形墨水的化学家和物理学家的数量减少了，蜗牛邮件的消亡和技术的进步使隐形墨水的使用（如果不是过时的话）慢慢减少了。
来源：sciencebuddies.org和artofmanliness.
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