diffusionsforandringer

Diffusionsforandringer er et begreb, der i en bred forstand betegner ændringer i diffusionens adfærd under forskellige betingelser. Diffusion beskriver bevægelse af molekyler eller atomer fra områder med høj koncentration til områder med lav koncentration. Når forholdene ændrer sig—temperatur, sammensætning, mikrostruktur eller eksterne påvirkninger—kan hastigheden og mønsteret af diffusion ændre sig. Begrebet bruges til at belyse, hvordan diffuseprocesser tilpasser sig nye miljøer eller materialestrukturer.

Mekanismerne bag diffusionsforandringer inkluderer forskellige diffusionveje, såsom sakkar diffusionsgennem krystalgitteret (lattice diffusion), diffusion langs korngrene (grain boundary diffusion) og overflade diffusion. Diffusionskoefficienten D varierer typisk med temperatur gennem Arrhenius-ligningen og kan også afhænge af sammensætning, tryk og mikrostruktur. Ændringer i varmebehandling, faseændringer, tilførte forureninger eller påførte mekaniske spændinger kan skærpe eller dæmpe diffusion og skifte dominerende diffusionsveje.

Faktorer, der påvirker diffusionsforandringer, inkluderer temperatur, materialets struktur og defekter, kornstørrelse, tilstedeværelse af grænseflader, kemisk sammensætning, og i nogle tilfælde elektriske eller magnetiske felter. Modellering af diffusion med variable forhold benytter ofte Ficks love og ligningen ∂C/∂t = ∇·(D∇C), hvor D kan være funktion af temperatur, sammensætning og position, samt passende randbetingelser.

Anvendelser af forståelsen af diffusionsforandringer spænder fra varmebehandling af legeringer og doping af halvledere til diffusionsprocesser i polymerer og biologiske membraner. Begrebet understreger, at diffusion ikke er statisk, men ændrer sig som svar på sit miljø.