Dalam catatan blog ini, kami meneroka sebab kaca buih dihasilkan dengan cara yang serupa dengan penkek dan mengkaji kelebihannya sebagai bahan binaan, seperti sifat penebat haba dan ketahanannya.
Pancake manis dan gebu adalah hidangan sarapan tengah hari yang digemari oleh semua peringkat umur. Daya tarikan pancake juga boleh didapati dalam bahan-bahan mudah dan proses penyediaannya. Untuk membuat penkek, anda menambah sedikit serbuk penaik kepada tepung putih, gula, dan mentega cair. Pecahkan telur ke dalam adunan ini dan gaul rata untuk menghasilkan adunan putih yang pekat. Mengekalkan konsistensi yang betul adalah penting, kerana adunan yang terlalu nipis tidak akan naik dengan betul. Selain itu, nisbah tepung kepada serbuk penaik mestilah tepat untuk adunan mengembang sekata, memastikan penkek kekal lembut dan gebu. Tuangkan adunan ke atas api perlahan dan balikkan apabila buih mula terbentuk di sebelah. Saat buih muncul adalah penting; kehilangan titik ini boleh menyebabkan adunan hangus atau gagal naik.
Komponen utama serbuk penaik ini ialah natrium bikarbonat (NaHCO₃). Semasa proses pencampuran dan sekali lagi semasa membakar, tindak balas berlaku di mana karbon dioksida dibebaskan daripada natrium bikarbonat. Buih karbon dioksida kemudian menyebabkan adunan mengembang, menghasilkan penkek yang gebu dan lembut. Jika penkek tidak mengembang dengan baik, selalunya kerana adunan terlalu pekat atau serbuk penaik tidak mencukupi untuk menghasilkan karbon dioksida yang mencukupi. Sebaliknya, menambah terlalu banyak boleh menyebabkan penkek naik secara berlebihan dan runtuh.
Foam Glass ialah aplikasi teknik penaik ini pada kaca. Foam Glass ialah kaca hitam yang menyerupai span berliang. Prinsip pembuatannya mencerminkan proses pembuatan pancake. Pertama, sejumlah kecil mangan oksida (MnO₂, Mn₂O₃, Mn₃O₄, dll.) dan serbuk karbon dicampurkan ke dalam kaca serbuk. Campuran serbuk ini, serupa dengan adunan lempeng, kemudian diletakkan ke dalam peranti yang dipanggil Pemanas Mikroskop dan dibakar pada suhu yang sangat tinggi. Semasa proses ini, suhu mesti dinaikkan kepada kira-kira 800°C atau lebih tinggi, mencukupi untuk zarah serbuk kaca bercantum bersama. Pada suhu tinggi ini, oksida mangan terurai. Dari perspektif mangan, ini adalah tindak balas di mana ia kehilangan oksigen, jadi kami menggunakan istilah pengoksidaan yang bertentangan dan mengatakan mangan berkurangan. Molekul gas oksigen yang telah meninggalkan mangan kini mencari rumah baharu dengan atom karbon. Oksigen kemudian membentuk ikatan kovalen baru, bergabung semula dengan karbon untuk menjadi molekul gas karbon dioksida. Proses ini, di mana molekul oksigen terbentuk secara ringkas sebelum menjadi karbon dioksida, adalah serupa dengan bagaimana pancake kecil mengembang selepas dibakar. Luas keratan rentas serbuk campuran, yang mengandungi pelbagai bahan tambahan dicampur dengan serbuk kaca halus, mengembang kira-kira 1.5 kali ganda, berubah menjadi kaca buih sfera.
Kaca buih boleh digunakan pada bumbung, bahagian luar bangunan, dan pelbagai paip pengangkutan gas dan cecair. Salah satu kelebihan terbesarnya ialah kekonduksian haba yang rendah. Liang-liang di dalam kaca buih terutamanya mengandungi molekul gas karbon dioksida, dan karbon dioksida mempunyai kekonduksian terma yang lebih rendah daripada molekul gas lain seperti udara atau karbon monoksida. Gas karbon dioksida yang terperangkap dalam kaca buih menghalang pemindahan haba dari luar. Ia membantu mengekalkan bangunan sejuk pada musim panas dan hangat pada musim sejuk. Selain itu, kaca buih sangat tahan terhadap perosak dan penembusan air dari luar, setanding dengan simen. Ini adalah satu lagi ciri penting yang dimiliki kaca buih sebagai bahan binaan. Selain itu, kaca buih mempunyai ciri yang sesuai untuk bahan binaan, seperti ketumpatan rendah dan ketahanan terhadap pembakaran dengan baik semasa kebakaran.
Mengingat kembali pancake, apabila kita memakannya, kita mencari pancake yang tidak hangus, tidak terlalu kering, sederhana lembap dan gebu. Begitu juga, apabila membuat kaca buih, nisbah, suhu dan masa yang sesuai diperlukan. Apakah faktor yang menentukan keadaan optimum ini? Faktor yang paling ketara ialah nisbah pori tertutup kepada pori terbuka. Pertimbangkan basalt, yang mempunyai banyak liang. Liang-liang di permukaan sangat disambungkan ke luar; kita panggil pori terbuka ni. Sebaliknya, liang yang terperangkap dengan baik dalam kaca buih dipanggil liang tertutup. Kekonduksian terma kaca buih dan rintangannya terhadap penembusan air ditentukan oleh perkadaran liang tertutup ini. Dalam erti kata lain, perlu ada banyak liang tertutup di mana karbon dioksida boleh terperangkap dengan baik, dan sedikit liang terbuka yang melaluinya air dan punca kakisan boleh masuk. Walau bagaimanapun, masalahnya ialah apabila membakar kaca buih, semakin tinggi suhu pemanasan, semakin aktif mangan dioksida terurai, meningkatkan bahagian liang terbuka. Ini serupa dengan bagaimana penkek menjadi terlalu kering dan rapuh apabila dibakar pada suhu yang terlalu tinggi. Tambahan pula, pemanasan berpanjangan pada suhu tinggi menyebabkan liang yang menahan gas membesar, menyebabkan dua liang bergabung menjadi satu liang besar. Ini melemahkan kekuatan dinding yang menyokong liang, menghasilkan kaca buih dengan ketahanan yang semakin lemah.
Kualiti kaca buih juga berbeza-beza bergantung pada jenis gas di dalam liang. Mangan oksida terurai menjadi mangan dan gas oksigen. Selepas itu, gas oksigen mesti segera bergabung dengan serbuk karbon untuk membentuk karbon dioksida dengan nisbah oksigen kepada karbon 2:1. Kadangkala, nisbah 1:1 yang tidak sesuai menghasilkan karbon monoksida sebaliknya. Walau bagaimanapun, karbon monoksida mengalirkan haba dua kali lebih berkesan daripada karbon dioksida, meningkatkan kekonduksian terma kaca buih. Oleh itu, kaca buih yang baik memerlukan penambahan hanya jumlah serbuk karbon yang sesuai untuk menangkap jumlah maksimum gas karbon dioksida.
Serbuk kaca yang digunakan dalam pengeluaran kaca buih dibuat dengan mengitar semula kaca yang sebaliknya akan dibuang. Ini termasuk mengitar semula kaca LCD yang digunakan dalam komputer, TV skrin rata dan kamera digital, serta kaca CRT yang mengandungi merkuri, yang diklasifikasikan sebagai bahan berbahaya. Pada masa ini, kaca menyumbang 7-10% daripada jumlah sisa pepejal di Amerika Syarikat dan United Kingdom. Kitar semula adalah penting kerana jika kaca ini dibuang atau dibakar, ia boleh menyebabkan kemudaratan alam sekitar yang ketara. Di Eropah, terima kasih kepada sistem pemulihan yang direka dengan baik, lebih 75% kaca dikitar semula, dan pelbagai teknologi kitar semula sedang dibangunkan. Membina sistem sedemikian, kaca buih mengubah sisa kaca yang sukar dilupuskan kepada bahan binaan bernilai tinggi menggunakan bahan tambahan yang sangat murah: karbon dan oksida mangan. Kaca buih boleh dianggap sebagai teknologi yang praktikal dan mesra alam dengan potensi yang tidak terhingga.
