Permeabilität

Permeabilität, auch Durchlässigkeit, bezeichnet die Fähigkeit eines Mediums, Substanzen durchzulassen. Sie beschreibt, wie leicht Flüssigkeiten, Gase oder Moleküle durch das Material hindurchtreten können. Die Permeabilität hängt von der Struktur des Materials, der Temperatur und dem Gradienten der treibenden Kraft ab.

Geotechnisch und hydrologisch wird Permeabilität oft durch die hydraulische Leitfähigkeit beschrieben. Diese beschreibt den durch einen porösen Werkstoff fliessenden Volumenstrom pro Flächeneinheit und Druckdifferenz. Das Darcy-Gesetz Q = k A Δh / L verbindet Durchflussrate Q, Fläche A, Druck-/Höhenunterschied Δh und Pfadlänge L. Begriffe wie Porosität, Porengröße und Kanalnetz beeinflussen k. In isotropen Materialien wird k als Skalar angegeben, in anisotropen Medien als Tensor.

Biologisch bezeichnet Permeabilität die Selektivität einer Membran gegenüber Substanzen. Zellmembranen lassen Wasser und unpolares Material oft leichter durch als geladene oder polare Moleküle. Passive Diffusion, erleichterte Diffusion über Transportproteine und aktive Transportmechanismen bestimmen die Durchlässigkeit. Aquaporine erhöhen die Wasserpermeabilität; Ionenkanäle regulieren die Durchlässigkeit spezifischer Ionen.

Messungen erfolgen je nach Kontext unterschiedlich: Geowissenschaftlich durch Gas- oder Wasserpermeationstests; biologisch durch Diffusionsassays oder Transportaktivitätsmessungen. Wichtige Einflussgrößen sind Porenstruktur, Temperatur und chemische Beschaffenheit des Mediums.

Anwendungen finden sich in Geotechnik, Hydrologie, Bauwesen (Wasserdampfdiffusion in Baustoffen) und Medizin. Permeabilität und Porosität sind verwandte, aber getrennte Eigenschaften: Porosität beschreibt den Anteil Hohlraum, während Permeabilität die Fähigkeit beschreibt, dass Substanzen durch dieses Netz hindurchfließen.

---