最近全台瘋沙雕，形形色色、巧奪天工的沙雕藝術作品讓人嘆為觀止。沙雕藝術既獨特也簡單，只靠沙子和水兩種材料的結合，就成為變化多端的藝術媒材；沙子一旦失去水分，整個雕塑就會乾燥崩壞；水太多也不行，沙子成不了形狀。這是哪種科學原理使然？

資深沙雕師陳坤田表示，創作沙雕必須先製作扎實、穩固的沙堡，堆疊沙堡的過程，必須一邊夯實沙堆，一邊澆水保持沙堆的濕度，同時做好排水，讓沙堡維持適中的含水量；作品完成後在沙雕表面噴膠防護。

「水的表面張力是關鍵。」中山大學海洋環境及工程學系教授李賢華表示，沙子本身沒有黏著性，乾燥的沙子會隨風飄，但加了水的沙子有表面張力加持，彼此吸附的「凝聚力」可不小。

李賢華說，沙子吸水會膨脹，膨脹到最大的程度，水的表面張力也最大。這時沙子同時有一股往外撐的張力，和另一股往內縮的拉力，讓沙和沙之間彼此吸附；這種吸水膨脹到最佳表面張力狀態的現象，稱之為「飽和含水量」。
　　
他表示，雖稱飽和含水量，但要達到飽和狀態，含水量不必多，大約只要5％到7％就夠了，這時水的表面張力產生的吸附力最大；若沙子吸水量大過飽和含水量，水的表面張力強度就會降下來，沙子就hold不住彼此而坍軟，這也是沙雕很注重排水的主要原因。

粗細不同的沙子，因吸水力不同，飽和含水量的程度也有差異。李賢華說，重量相同的一盤沙，顆粒越細，總表面積越大，吸水力越高，飽和含水量也越高；反之，越粗的沙子，飽和含水量也越低。

李賢華指出，飽和含水量存在許多環境現象裡，例如近幾年常見的土石流災害，就是降雨導致土壤裡的含水量超過飽和含水量，破壞土壤的承載力，使土石如泥流般滑動。

沙雕的沙子緊密結合，除了暗藏表面張力的物理效應，細究原因，其中還有物質之間的引力作用。

李賢華說，一顆潮濕沙粒表面存在正負兩種離子，通常這兩種離子成對組合。

兩種離子在沙粒周圍產生電場，改變水中氫原子的距離分布，使水的流動性變差、增加黏度，阻礙沙粒間的滑動，沙堆就穩固了。

板橋高中物理老師黃筱嵐說，表面張力本身就是內聚力和附著力的混合體，這種物理效應使液體的表面總是維持在最小的、光滑的面積。例如荷葉上兩滴水彼此靠近、接觸，結合成一滴水，水的總體積變大，表面積變小，就是表面張力所致。

2013-08-19╱聯合報╱第AA3版╱新聞中的科學╱本報記者鄭朝陽