Fickian和非Fickian扩散之间的区别

扩散是分子从高浓度区域到低浓度区域的运动。 换句话说，分子移动通过浓度梯度。 因此，影响浓度梯度的因素也将影响扩散。 但是，固体物质（例如聚合物）中发生的扩散与液体和气体中发生的扩散非常不同。 菲克定律是一组方程，可用于解释固体中的扩散。 Fickian和非Fickian扩散是使用Fick定律描述的两种扩散形式。 Fickian扩散遵守Fickian律，而非Fickian扩散不遵守Fickian律。 Fickian扩散与非Fickian扩散之间的主要区别在于边界的存在与否。 Fickian扩散没有边界，而非Fickian扩散则具有清晰的边界，将高度溶胀的区域与干燥的玻璃状区域隔开。

1.什么是菲克定律 –说明，第一定律，第二定律 2.什么是菲克扩散 –定义，解释 3.什么是非菲克式扩散 –定义，不同类型 4. Fickian扩散与非Fickian扩散有什么区别 –主要差异比较

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菲克扩散定律由阿道夫·菲克（Adolf Fick）于1855年提出。这些定律给出了最简单的扩散描述。 菲克定律有以下两个。

根据菲克第一定律，通过材料单位面积的摩尔通量（溶质流）与浓度梯度成正比。 在此，比例常数称为扩散系数。 扩散是组分在浓度梯度上从高浓度到低浓度的运动。 这是菲克第一定律的简单思想。 该定律可以用数学公式给出：

J = -D（dϕ / dx）

J是扩散通量； 它的尺寸是每单位时间每单位面积的物质量； 因此单位是mol m -2 s -1 。

D是扩散系数。 也称为扩散率。 该组件的尺寸是每单位时间的面积。 因此单位是m 2 / s。

Φ是浓度。 由单位mol / m 3给出 。

x是溶质的位置。 该组件的尺寸为长度。 它由单位m给出。

扩散系数与以下因素成正比。

菲克扩散的第二定律用于预测扩散发生时浓度如何随时间变化。 根据菲克第二定律，浓度随时间变化，是相对于位置的通量变化的结果。 它由下面的偏微分方程给出。

δϕ /δt= Dδ2 ϕ /δx2

ϕ是浓度（取决于时间和位置（x）的尺寸）。

t是时间（由s给出）

D是扩散系数。

X是位置（由长度尺寸决定）。

上面的方程是针对一维扩散给出的。 对于二维或更多个维，给出了更复杂的方程。

在气体和液体中，扩散不会产生应力场。 但是在固体中，由于存在渗透剂而产生了特殊的应力。 这种应力甚至会导致裂纹，换句话说，会引起形态变化。 然后，这些膨胀和应力场会影响扩散。 肿胀和压力的影响可能是：

Fickian扩散的基本标准是表面浓度在条件变化时立即达到其平衡值，并在吸附过程中保持恒定。 例如，在树脂基体系统中，表面上的聚合物链段必须立即达到饱和。

对于液体通过玻璃状聚合物的传输，很少观察到菲克扩散。 如果质量吸收量M最初可以表示为

M = kt n

t是时间，k和n是Fickian扩散的常数，n = 1/2。

非菲克扩散是指不遵守菲克扩散定律而发生的扩散。 1946年，在法拉第协会关于膨胀和收缩的讨论中提出了非菲克扩散的概念。 这个概念指出，在某些聚合物系统中，在溶胀和未溶胀的区域之间存在随时间线性移动的尖锐边界。 大约20年后，Alfrey将其命名为“ Case II扩散”，现在被认为是非Fickian扩散类型。 如下所示，有四种非Fickian扩散类型。

如果质量吸收量M最初可以表示为

M = kt n

t是时间，k和n是常数，则可以预测以下情况。