基于双向滞后方法的Non-Fickian型扩散与溶胀变形分析

在一些玻璃态聚合物中,溶剂分子的运移行为会呈现出不同于经典Fick定律的Non-Fickian扩散性质,且该过程往往伴随着材料溶胀和大变形.类比热传导分析中的非傅里叶效应理论,本文采用双相滞后方法,即引入两个描述玻璃化转变过程中材料性能依赖于浓度的控制参数,以考察Non-Fickian型溶剂扩散与凝胶溶胀变形的行为特征.针对不同材料体系的一维柱状和二维板状凝胶溶胀理论模型,借助有限差分法进行控制方程数值求解,所得的计算结果表明,溶剂分子在这两种聚合物中的浓度分布显著区别于Fick扩散形式,材料溶胀部分与未溶胀部分之间存在着一个尖锐分界面,且该分界面移动速率近似为一个常数.同时,理论计算结果与现有实验结果的吻合度较好,这也进一步验证了双相滞后方法描述Non-Fickian扩散动力学的有效性和准确性.