Kontaktdichte

Kontaktdichte, auch als Kontaktdichte bezeichnet, ist ein Begriff aus Wissenschaften wie der Materialwissenschaft, der Physik, der Netzwerktheorie und der Geistes- bzw. Sozialwissenschaften. Sie beschreibt das Ausmaß der Kontakte zwischen Bausteinen eines Systems. In der Praxis wird Kontaktdichte oft als die durchschnittliche Anzahl direkter Kontakte pro Teilchen oder Element angegeben, also die Koordinationszahl, wobei sie in Netzwerken auch als durchschnittlicher Knotendegree verstanden wird. Je nach Kontext kann sie auch als Dichte der Kontaktbeziehungen in einem System oder Netzwerk definiert sein.

In granularen und kolloidalen Systemen wird die Kontaktdichte häufig mit der mechanischen Stabilität des Materials in Zusammenhang gebracht. In der Nähe des Jamming-Übergangs vergrößert sich die Kontaktdichte, und die Koordinationszahl setzt entscheidende Grenzen für die Tragfähigkeit des Gefüges. Typische Werte hängen von der Dimensionalität und von Reibungseigenschaften der Teilchen ab, z. B. z ≈ 6 für friktionslose Kugeln in drei Dimensionen und niedrigeren Werten für friktionsträchtige Systeme oder in zwei Dimensionen.

Mess- und Bestimmungsverfahren basieren meist auf Bildgebung, Tomografie oder Computersimulationen. Die Kontaktdichte lässt sich aus der durchschnittlichen Zahl der Kontakte pro Teilchen (z) ableiten, oder als der mittlere Grad in einem Kontaktnetzwerk. In Netzwerkanalysen entspricht dies ebenfalls dem durchschnittlichen Knotengrad.

Die Kontaktdichte beeinflusst Materialeigenschaften wie Festigkeit, Diffusion oder Transportprozesse und spielt zugleich eine Rolle in der Modellierung von Kontakterkennungen in sozialen Systemen, der Epidemiologie und der Verkehrs- bzw. Crowd-Dynamics. Sie dient damit als ein zentrales Maß für die Konnektivität eines Systems.