diffuusiotestit

Diffuusiotestit ovat laboratorio- ja teollisuuskäytössä käytettäviä menetelmiä, joilla tutkitaan aineiden siirtymistä pitoisuuseron aiheuttaman diffuusion kautta erilaisten mediaan läpi. Ne palvelevat muun muassa kalvojen, kerrosten ja materiaalien läpäisevyyden sekä vapautumisen tai kuljetuksen arviointia. Diffuusio voi tapahtua nesteessä, kiinteässä aineessa tai kaasussa, ja siihen vaikuttavat lämpötila, paine sekä materiaalin rakenne ja sorptio.

Perusperiaate perustuu Fickin lakeihin: difuusio johtaa aineen concentraatiomuutosten tasaantumiseen, ja diffuusiokuvaa voidaan kuvailla diffuusion aikavaihtelun perusteella. Testien tuloksia tulkitaan usein diffuusiokertoimena (D) sekä tarvittaessa aktivaatio-energiana, jolla kuuman tilan vaikutus diffusionopeuteen kuvaillaan Arrhenius-luvulla.

Tyypillisiä menetelmiä ovat:

Franz-diffuusionkammio, jossa kahden tilan (lähettiö ja vastaanotto) välillä on kalvoyhde. Donori- ja vastaanotto-tilat mahdollistavat aineen läpäisyn mittaamisen ja aikavasteissa havaitun määrän perusteella voidaan laskea läpäisevyys tai diffuusiokertoimet.

Diffuusionyhteys- eli diffusion couple -menetelmät, joita käytetään metallien ja nerotettujen kerrosten sisäisen diffuusion tutkimiseen. Kahden materiaalin rajalle kuumennetaan ja syntyviä pitoisuusprofiileja analysoidaan, jotta voidaan määrittää diffuusion pochti sekä vaikutusmekanismit.

Kaasujen diffuusion testit käyttävät time-lag- tai jatkuvaan tilavuuteen perustuvia mittauksia kaasu­läpäisyn ja materiaalin läpäisevyyden arvioimiseksi.

Sovelluksia ovat muun muassa lääkeainelle kalvojen läpäisevyyden arviointi, rakennus- ja suojausmateriaalien kosteuden ja kaasujen läpäisevyys, sekä metalliseoksissa tapahtuvan toisen materiaalin diffuution ymmärtäminen ja materiaalien kestävyyden suunnittelu. Rajoitteita ovat monimutkaiset systeemit, sorptio ja kemiallinen vuorovaikutus, jotka voivat vaikuttaa tulkintaan.