원자확산

원자 확산은 고체에서 임의로 열활성화된 원자의 움직임에 의해 원자의 순 이동으로 나타나는 확산 과정이다.예를 들어 풍선 내부의 헬륨 원자는 풍선 벽을 통해 확산되어 탈출할 수 있으며, 풍선이 서서히 변하게 된다.다른 공기 분자(예: 산소, 질소)는 이동도가 낮기 때문에 풍선 벽을 통해 더 천천히 확산된다.풍선 벽에는 농도 구배가 있는데, 처음에는 풍선이 헬륨으로 채워져 있었기 때문에 내부에 헬륨이 풍부하지만, 외부에는 헬륨이 상대적으로 적다(헬륨은 공기의 주요 성분이 아니다).운송 속도는 확산도와 농도 구배에 의해 결정된다.null

결정으로

결정 고체 상태에서 결정 격자 내의 확산은 간 또는 대체 메커니즘에 의해 발생하며 격자 확산이라고 한다.^[1]미신간 격자 확산에서 확산제(철합금 속의 C와 같은)는 다른 결정 원소의 격자 구조 사이에서 확산될 것이다.대체 격자 확산(예를 들어 자기확산)에서 원자는 다른 원자와 위치를 대체해야만 움직일 수 있다.대체 격자 확산은 종종 결정 격자 전체에서 점 결원의 가용성에 따라 결정된다.확산 입자는 점 공석에서 점 공석으로 이동하며, 기본적으로 무작위로 뛰어다닌다(점프 확산).null

아르헤니우스 방정식에 따라 포인트 공실의 유행이 증가하기 때문에 온도에 따라 결정 고체 상태 확산 속도가 증가한다.null

결점이 없는 결정의 단일 원자에 대해서는 "랜덤 워크" 모델에 의해 움직임을 설명할 수 있다.3차원에서는 $n{\displaystyle }$ ${\displaystyle n}$의 길이 $[\displaystyle \alpha }$ 점프 후 원자가$$ 평균적으로 다음과 같은 거리를 이동했음을 알 수 있다.

${\displaystyle r=\propert {n}.}$

점프 주파수가 $T{\displaystyle }$ ${\displaystyle T}($초당 점프 수)로 지정되고 $시간$이 t ${\displaystyle tt}$에 지정되면 $r{\displaystyle }$ ${\$$displaystyle r}$은 $T{\displaystyle }$ t {\$displaysty Tt}$의 제곱근에 비례한다$.$

${\displaystyle r\sim {\sqrt {Tt}}.}$

다결정질 재료의 확산은 단락 확산 메커니즘을 포함할 수 있다.예를 들어, 곡물 경계와 탈구와 같은 특정 결정 결함을 따라 더 많은 개방된 공간이 존재하므로 확산을 위한 낮은 활성화 에너지가 허용된다.따라서 다결정 물질에서의 원자 확산은 격자와 곡물 경계 확산 계수의 조합인 유효 확산 계수를 사용하여 모델링되는 경우가 많다.일반적으로 표면확산은 곡물경계확산보다 훨씬 빨리 발생하며, 곡물경계확산은 격자확산보다 훨씬 빨리 발생한다.null

참고 항목

• 커켄달 효과
• 질량 분산도

참조

외부 링크

• 클래식 및 나노 크기의 확산(그림 및 애니메이션 포함)