קצף

קצף הוא חומר שנוצר על ידי לכידת בועות גז רבות בנוזל או במוצק.

ברוב הקצף הנפח של הגז גדול, ואזורי הגז מופרדים על ידי סרטים דקים של נוזל או חומר מוצק.

מובנים שונים של המונח
השם קצף לעיתים ניתן לתופעות דומות לזו שתוארה מעלה, כמו למשל קצף קוונטי. השימוש הנפוץ בשפה המדוברת הוא לקצף גומי, לפּוֹלִיסְטִירֶן או לקצף תעשייתי אחר.

שימושים תעשייתיים
למן תחילת המאה ה-20 החלו להשתמש בסוגים שונים של קצפים מוצקים המיוצרים באופן מיוחד. צפיפות החומר הנמוכה של קצפים אלו הפכה אותם למבדדי חום ולמכשירי ציפה מעולים, בנוסף לכך הקלות והדחיסות שלהם הפכו קצפים אלו לאידיאלים למטרות אריזת חומרים ולמטרות מילוי. ניתן למצוא מספר קצפים נוזליים גם בשימוש לכיבוי אש, במיוחד אש הנוצרת משמנים.

התיאוריות המתייחסות לקצפים נוזליים הן אנלוגיות ישירות לתיאוריות המתייחסות לאמולסיות,  מערכות חומר דו-פאזיות שבהן נוזל אחד כלוא בתוך אחר. 

קצף למזרנים מיוצר באמצעות טכנולוגיות ידידותיות לסביבה, המאפשרות למזער את תכולת תרכובות אורגניות נדיפות.

קצף כתוצר לוואי
במקרה זה משמעותו של המונח היא "נוזל תוסס", הנוצר כתוצר לוואי שבדרך כלל אינו רצוי בייצור מרכיבים שונים. לדוגמה, קצף הוא בעיה משמעותית בכימיה תעשייתית, במיוחד בתהליכים ביוכמיים. מרכיבים ביולוגיים רבים, לדוגמה חלבונים, מייצרים בקלות קצף בתסיסה. קצף יוצר בעיה משום שהוא משנה את זרימת הנוזל וחוסם את מעבר החמצן מן האוויר (לכן מונעים נשימה מיקרובית בתהליכי תסיסה). מסיבה זו, נהוג להוסיף תרכובות הגורמות אנטי-הקצפה, כמו שמני סיליקון, על מנת למנוע בעיות כאלו.

אם יש צורך בהקצפה, גורם הקצפה יכול לעזור.

קצף סביב הפה יכול להיות סימפטום לכלבת אצל בעלי חיים. בצירוף קצף ים משתמשים כדי לתאר את הקצף שנוצר על פני המים מפעולת הגלים. בדרך מסוימת, לחם מותפח הוא קצף, משום שהשמרים גורמים ללחם לתפוח על ידי ייצור בועות קטנות של אוויר בבצק.

מבנה הקצף
שמאל|ממוזער|200px|קצף - בהגדלה
קצפים שאנו פוגשים בחיינו אינם מסודרים בדרך כלל והם מורכבים מבועות בגדלים שונים. המחקר העוסק בצורות אופטימליות של קצף קשור קשר הדוק לבעיות מתמטיות של ריצוף המרחב ושל בעיית מינימום שטח הפנים. תאוריות על מבנה האתר הביאו את לורד קלווין לשאול מהי הדרך לרצף את המרחב בתאים שווי נפח, באופן ששטח הפנים של כל תא יהיה הקטן ביותר האפשרי. בעיה זו ידועה היום בשם בעיית קלווין, וטרם נמצא לה פתרון שלם. קלווין הציע פתרון מסוים לבעיה, שבו כל התאים בעלי צורה אחידה, אלא שלא ידוע האם זהו אכן הסידור הטוב ביותר. מבנה וייר-פלן (שגילו הפיזיקאים Denis Weaire ו-Robert Phelan, ולו שטח פנים השווה ל-0.997 מזה של הסידור של קלווין) נחשב למבנה תא היחידה הטוב ביותר של קצף המסודר בצורה מושלמת, אם כי גם לטענה זו טרם נמצאה הוכחה. במבנה של ווייר ופלן משתתפים, לסירוגין, שני פאונים מעוגלים קמעא: אחד הוא דמוי תריסרון, ולשני שתי פאות מנוגדות בצורת משושה ו-12 פאות בצורת מחומש. 

קצפים מוצקים יוצרים מחלקה של חומרים תאיים הנדסיים קלי משקל. ניתן לסווג את הקצפים לשני סוגים, בהתבסס על המבנה הנקבובי שלהם. הסוג הראשון של הקצף נקרא קצף בעל מבנה תא פתוח. קצף זה מכיל נקבוביות המחוברות אחת לשנייה ויוצרות יחדיו רשת מחוברת. סוג הקצף השני לא מורכב מנקבוביות מחוברות והוא נקרא קצף בעל מבנה תא סגור. באופן נורמלי, קצפי התא הסגור הם בעלי כוח דחיסה גבוה יותר הודות למבנה שלהם. מחלקה מסוימת של קצפים בעלי תאים סגורים ידועה כקצף סינתטי, המכיל חלקיקים חלולים המשובצים באריג מרושת.

קצפים בעלי מבנה התא הסגור הם בעלי יציבות ממדית גבוהה יותר, מקדם ספיגת לחות נמוך וחוזק גבוה יותר בהשוואה לקצפים בעלי מבנה תא פתוח. משתמשים בכל סוגי הקצפים במידה רבה כחומר מרכזי בתרכובות במבנה סנדוויץ'.

כאשר אור עובר בקצף, הוא נשבר פעמים רבות עקב מספר הדופנות הגבוה בין הבועות. וכאשר האור חוזר מגיעות הקרניים לעין והוא נראה לבן.

התקשחות הקצף מובילה להקשייתו, מה שהופך אותו ליציב באופן בלתי מוגבל בטמפרטורות רגילות.  

הערות שוליים

 ראו גם 
 קצפת

קישורים חיצוניים

 קצף של בירה 
 בעיית קצף הבידוד במעבורת "דיסקברי"


קטגוריה:תכונות כימיות
קטגוריה:מצבי צבירה
קטגוריה:חומר רך