有效扩散系数

✍ dations ◷ 2025-11-19 20:46:01 #有效扩散系数

有效扩散系数（也被称作表观扩散系数）是描述固态多晶硅材料 (如金属及其合金等) 中原子扩散的一个概念，通常是被描绘成一个加权平均的晶界扩散系数与晶格扩散系数的比值。分子扩散是由于混合组分中存在浓度梯度而由分子热运动引起的扩散传质过程。当扩散通道受限或曲折时，有效扩散系数会随之发生变化。

例如石墨的有效扩散系数公式如下，以下公式的ε为石墨孔隙率。τ为迂曲率，即两点之间分子经过的实际距离与最短距离之比。Db,i为组分i的分子扩散系数。DKn,i为组分i的努特森扩散（英语：Knudsen diffusion）系数。

${displaystyle D_{mathrm {eff} ,i}={frac {varepsilon }{tau }}left({frac {1}{D_{mathrm {b} ,i}}}+{frac {1}{D_{Kn,i}}}right)^{-1}}$ ${displaystyle D_{mathrm {eff} ,i}={frac {varepsilon }{tau }}left({frac {1}{D_{mathrm {b} ,i}}}+{frac {1}{D_{Kn,i}}}right)^{-1}}$

然而有学者提出的修正公式如下，Vmicro和Vnano分别为μm尺度大孔和nm尺度小孔的体积占比。

${displaystyle D_{mathrm {eff} ,i}={frac {varepsilon }{tau }}left({frac {1}{D_{mathrm {b} ,i}V_{mathrm {mirro} }}}+{frac {1}{D_{Kn,i}V_{mathrm {nano} }}}right)^{-1}}$ ${displaystyle D_{mathrm {eff} ,i}={frac {varepsilon }{tau }}left({frac {1}{D_{mathrm {b} ,i}V_{mathrm {mirro} }}}+{frac {1}{D_{Kn,i}V_{mathrm {nano} }}}right)^{-1}}$

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