kuljetusominaisuuksiin

Kuljetusominaisuudet ovat fysikaalisia ominaisuuksia, jotka kuvaavat, miten aine tai järjestelmä siirtää massaa, energiaa tai liikemäärää. Niiden tutkimus on keskeistä sekä perusfysikaalisissa ilmiöissä että teknisissä sovelluksissa, kuten elektroniikassa, energiavarastoinnissa ja materiaalikehityksessä.

Keskeisiä kuljetusominaisuuksia ovat sähköiset, termiset ja massakuljetukseen liittyvät ilmiöt. Sähköinen kuljetus tarkoittaa sähkönjohtavuutta, mobiliteettia ja resistanssia sekä sähköisiä vuorovaikutuksia. Lämpötilan ja lämpötilagradienttien vaikutukset ilmentyvät lämpöjohtavuudessa ja lämpökäsittelyssä. Massakuljetuksesta käytetään termiä diffuusio, jossa ainetta siirtyy pitoisuuseron mukaan; sitä kuvaavat Fickin lait ja diffuusiokerroin. Näiden ilmiöiden kuvaamiseen käytetään Ohmin, Fourierin ja Fickin lakeja sekä viskositeetti- ja diffusioarvoihin liittyviä kriteerejä.

Tekijät, jotka vaikuttavat kuljetusominaisuuksiin, ovat muun muassa lämpötila ja paine, aineen rakenne ja kristallisuus, epäjärjestys sekä defektit ja epäpuhtaudet. Rajapinnat, nanostruktuuri, dopingi ja faasamuutokset voivat merkittävästi muokata siirtokykyä. Myös mittaustavat ja kokeelliset olosuhteet vaikuttavat tuloksiin, sillä pienet muutokset lämpötilassa, paineessa tai kentissä voivat olla ratkaisevia.

Mittaaminen tapahtuu käyttämällä standardoituja menetelmiä, kuten sähkönjohtuvuuden ja mobiliteetin mittauksia (esim. Hall- ja van der Pauw -menetelmät), lämpöjohtavuuden mittauksia (Fourierin laki), sekä diffuusion testeja (Fickin lait). Kuljetusominaisuudet ovat keskeisiä muun muassa puolijohteiden suunnittelussa, energian varastoinnissa ja katalyyttien toiminnassa, sekä monissa muissa materiaaleihin ja prosesseihin liittyvissä sovelluksissa.