Et skum er et stof fremstillet ved at fange luft eller gas bobler inde i et fast stof eller en væske. Typisk er mængden af gas meget større end væsken eller det faste stof med tynde film, der adskiller gaslommer.
En anden definition af skum er en boblende væske, især hvis boblerneeller skum er uønskede. Skum kan hindre strømmen af en væske og blokere gasudveksling med luft. Antiskumningsmidler kan sættes til en væske for at hjælpe med at forhindre dannelse af bobler.
Udtrykket skum kan også henvise til andre fænomener, der ligner skum, såsom skumgummi og kvanteskum.
Hvordan skum dannes
Tre krav skal være opfyldt for at skum kan dannes. Mekanisk arbejde er nødvendigt for at øge overfladearealet. Dette kan ske ved omrøring, spredning af et stort volumen gas i en væske eller indsprøjtning af en gas i en væske. Det andet krav er det overfladeaktive eller overfladeaktive komponenter skal være til stede for at reducere overfladespænding. Endelig skal skummet dannes hurtigere, end det nedbrydes.
Skum kan have åben celle eller lukket celle. Porer forbinder gasregionerne i skum med åben celler, mens skum med lukkede celler har lukkede celler. Cellerne er normalt forstyrrede i deres arrangement, med forskellige boblestørrelser. Cellerne udviser et minimalt overfladeareal og danner bikakeformer eller tessellationer.
Skum stabiliseres af Marangoni-effekten og af van der Waals styrker. Marangoni-effekten er en masseoverførsel langs grænsefladen mellem væsker på grund af overfladespændingsgradient. Hos skum fungerer effekten til at gendanne lameller (et netværk af sammenkoblede film). Van der Waals kræfter danner elektriske dobbeltlag, når der er dipolære overfladeaktive stoffer.
Skum destabiliseres, når gasbobler stiger gennem dem. Tyngdekraften trækker også væske ned i et flydende gasskum. Osmotisk tryk dræner lameller på grund af koncentrationsforskelle i strukturen. Skift i skødet og det sammenhængende tryk fungerer også til at destabilisere skum.
Eksempler på skum
Eksempler på skum dannet af gasser i væsker inkluderer pisket fløde, brandhæmmende skum og sæbebobler. Stigende brøddej kan betragtes som et halvfast skum. Massivt skum inkluderer tørt træ, polystyrenskum, hukommelseskum og matskum (som til camping- og yogamåtter). Det er også muligt at fremstille et skum ved hjælp af metal.
Brug af skum
Bobler og badeskum er sjove anvendelser af skum, men det har også mange praktiske anvendelser.
- Brandhæmmende skum bruges til at slukke brande.
- Fast skum kan bruges til at konstruere stærke, men alligevel lette materialer.
- Fast skum er fremragende varmeisolatorer.
- Fast skum bruges til at fremstille flotationsanordninger.
- Da faste skum er lette og komprimerbare, er de et fremragende fyld- og pakningsmateriale.
- Et skum med lukket celle kaldet et syntaktisk skum består af hule partikler i en matrix. Denne type skum bruges til at fremstille harpikser fra formhukommelse. Syntaktiske skum bruges også i rum- og dybhavsudforskning.
- Selvhud eller integreret hudskum består af en tæt hud med en kerne med lavere densitet. Denne type skum bruges til at fremstille skosåler, madrasser og babysæder.