transporteigenschappen

Transporteigenschappen verwijzen naar hoe verschillende grootheden zoals massa, energie en elektrische lading zich door een stof of systeem verplaatsen onder invloed van gradaties en krachten. Ze bepalen hoe processen verlopen en hoe materialen zich gedragen onder operationele omstandigheden.

Belangrijke transporteigenschappen omvatten onder andere de diffusiecoëfficiënt (hoe snel deeltjes zich verspreiden), mobiliteit (beweging onder een veld), elektrische en ionische geleidbaarheid, thermische geleidbaarheid, diffusiviteit, viscousiteit en permeabiliteit. Deze eigenschappen kunnen afhankelijk zijn van richting (anisotropie) en veranderen met temperatuur, druk en microstructuur. In veel systemen vertonen ze onderlinge verbanden en kunnen ze gezamenlijk optreden, bijvoorbeeld via koppelingen tussen massatransport en energietransport.

De beschrijving van transporteigenschappen maakt gebruik van fundamentele wetten zoals Ficks wet (diffusie), Fourier's wet (warmtegeleiding), Ohms wet (elektrische geleiding) en Darcy's wet (stroming in poriën). Verbindingsrelaties zoals de Einstein-relatie tussen diffusie en mobiliteit en de Wiedemann-Franz-relatie voor metalen geven onderlinge verbanden aan. In complexe systemen worden vaak de Boltzmann-transportvergelijking of lineaire responsbenaderingen toegepast.

Bij materialen spelen factoren zoals kristallijne oriëntatie, defecten, dopants, porositeit en interfaze-elasticiteit een belangrijke rol; transport kan aanzienlijk richtingafhankelijk zijn en veranderen bij fase-overgangen.

Meet- en analysetechnieken omvatten onder andere vierpuntsmeting voor elektrische geleidbaarheid, laser-flash voor thermische diffusiviteit, impedantiespectroscopie, Hall-effectmetingen, tracerdiffusie en rheologie voor viscositeit.

Relevante toepassingen omvatten ontwerp van halfgeleiders, batterijen, isolatiematerialen, katalyse en membranen, en proces- en apparaatmodellering waarin transporteigenschappen cruciaal zijn voor prestaties en efficiëntie.