Materialpermeabilitet

Materialpermeabilitet beskriver et materials evne til å la væsker eller gasser passere gjennom det. Den avhenger av porøsitet, porestruktur og hvordan fluidet interagerer med materialeoverflaten. Permeabilitet er spesielt relevant for porøse materialer som sedimenter, bergarter, keramikk og membraner, og den styrer hvor raskt fluidet kan strømme under et trykkforskjell.

I porøse medier beskrives ofte strømmen av en fluid gjennom materialet ved Darcy’s lov, som sier at volumstrømmen q er proporsjonal med trykkgradienten dP/dx og permeabiliteten k: q = - (k A/ μ) (dP/dx). Her er A arealet, μ fluidets viskositet og k det intrinsiske permeabilitetsverdien til materialet. Enheten for k er vanligvis m^2 i SI, og den tradisjonelle enheten darcy er lik omtrent 9,87 × 10^-13 m^2. Permeabilitet kan derfor beskrive både vann- og gassstrømning, men oppførselen kan være forskjellig avhengig av fluid og temperatur.

For membraner og gasspermeabilitet brukes ofte andre modeller, hvor permeabilitet P er produktet av diffusivitet D og løselighet S (P = D·S). Enheten Barrer brukes i kjemiske membraner, der 1 Barrer tilsvarer 3,35 × 10^-16 mol m/(m^2 s Pa). Permeabilitet varierer med temperatur, trykk og molekylstørrelse, og er ofte anisotrop i skjøtede eller laminerte materialer.

Faktorer som påvirker permeabilitet inkluderer porøsitet, porestørrelse og -lasering, poreforbindelse (tortuosity), overflatekjemi, samt miljøforhold som temperatur og trykk. Permeabilitet er derfor et nøkkelbegrep i geoteknikk, petroleum, miljøteknikk og membranteknologi, der man trenger å forutsi og kontrollere fluidstrøm gjennom materialer.