Barriereegenskaber

Barriereegenskaber beskriver et materiales evne til at modstå gennemtrængning af gasser, dampe og væsker. De er afgørende i emballage, coatings og membraner, hvor kontrolleret diffusion bidrager til holdbarhed, hygiejne og ydeevne. Egenskaberne påvirkes af materialets kemi, struktur og forståelse af temperatur- og fugtforhold.

De primære parametre er permeabilitet (P), som er et produkt af diffusivitet (D) og opløselighed (S): P = D × S. Barriereegenskaber afhænger også af filmens tykkelse; tykkere lag giver ofte bedre beskyttelse mod gennemtrængning. Multilagssystemer og kombinationer af materialer kan forbedre barrieren ud over, hvad et enkelt lag kan opnå.

Materialer og strategier. Polymere som PET, PA og EVOH har forskellige barrieregenskaber, hvor EVOH typisk giver fremragende iltbarriere, men mindre god fugtbarriere. For at opnå bedre samlet beskyttelse bruges ofte flerlag laminater, krydsbinding, eller overfladebelægninger med inorganic eller keramiske lag (f.eks. aluminiumoxid) dannet ved teknikker som atomic layer deposition. Nanokompositter og orienterende strukturering kan også forbedre barrieren ved at øge tortuosity for diffusionsveje.

Måling og standarder. Barrieregenskaber måLES ofte som vanddampgennemtrængning (WVTR) og iltgennemtrængning (OTR). Måleteknikker omfatter gravimetriske og diffusionsbaserede metoder samt instrumenter til måling under kontrollerede temperatur- og fugtforhold.

Anvendelser og overvejelser. Barrierer er centrale i fødevare- og medicinemballage for at forlænge holdbarhed og beskytte indholdet, samt i elektronik og solcelle- eller optoelektroniske enheder for at beskytte aktive lag. Desuden skal barrierer afvejes mod mekaniske egenskaber, bearbejdelighed, kost og bæredygtighed.