Diffusjonsmotstanden

Diffusjonsmotstanden er et begrep som beskriver motstanden et medium utgjør mot diffusjon av et stoff gjennom eller mellom lag. Den brukes i fysikk, kjemi, materialteknikk og biologi for å analysere hvor lett eller tungt et stoff kan diffundere fra et område med høy konsentrasjon til et område med lav konsentrasjon gjennom et skillemedium som en membran, film eller belegg.

I en enkel, uniform lag med tykkelse L og diffusjonskoeffisient D gjelder Fick første lov, og den mottatte diffusive fluxen J (molarid flux per areal) er omtrent J = D (ΔC)/L, der ΔC er konsentrasjonsforskjellen over laget. Diffusjonsmotstanden per areal, ofte kalt diffusjonsmotstand og markert som R_diff', er definert som R_diff' = L / D. Da blir fluxen også uttrykt som J = ΔC / R_diff'. For flere lag i serie er den totale diffusjonsmotstanden per areal summen av hvert lags L_i / D_i, altså R_diff',tot = ∑ (L_i / D_i). Fluxen gjennom hele konfigurasjonen følger J = ΔC_total / R_diff',tot.

Diffusjonsmotstanden avhenger av lagets tykkelse, diffusjonskoeffisienten, og temperatur. Den kan være en nyttig analogi til elektrisk motstand, der ulike lag gir en samlet barriere for transport. Begrensninger inkluderer at uttrykkene er basert på steady-state forhold, homogent materiale og konstant D; i virkelige systemer kan D være avhengig av konsentrasjon, temperatur og retning (anisotropi), og konvektiv transport kan konkurrere med diffusjon.