扩散

汉语词语

扩散可以分类为很多不同种类的扩散，其需要和状态大体不相同。有些扩散需要介质，而有些则需要能量。因此不能将不同种类的扩散一概而论。有生物学扩散、化学扩散、物理学扩散，等等。

详细解释

扩散可以分类为很多不同种类的扩散，其需要和状态大体不相同。有些扩散需要介质，而有些则需要能量。因此不能将不同种类的扩散一概而论。

【示例】

晶体中平衡位置上快速振动的原子，可借热激发获得能量，克服势垒而迁移到近邻位置，这样的原子迁移现象叫做原子扩散。因为热能的定域涨落是随几的，所以由热激发引起的原子迁移也是随几漫步型的布朗运动。扩散是固体中惟一的一种传质过程。绝大多数高温固态反应，如固溶、沉淀、相变、再结晶，晶粒长大、蠕变、烧结、压焊等都是借固态扩散过程完成的。完整晶体中的原子不能扩散，扩散过程必伴随着点缺陷（包括点阵空位、自填隙原子、填隙杂质原子）的输运。空位和自填隙原子可由热激发产生，所以常称为热缺陷，它们也会在较低温度下辐照或范性变形时产生，并冻结在晶体之中。

科学术语

扩散(diffusion)：物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移，直到均匀分布的现象。扩散的速率与物质的浓度梯度成正比。

由于分子(原子等)的热运动而产生的物质迁移现象．一般可发生在一种或几种物质于同一物态或不同物态之间，由不同区域之间的浓度差或温度差所引起，前者居多．一般从浓度较高的区域向较低的区域进行扩散，直到同一物态内各部分各种物质的浓度达到均匀或两种物态间各种物质的浓度达到平衡为止．显然，由于分子的热运动，这种“均匀”、“平衡”都属于“动态平衡”，即在同一时间内，界面两侧交换的粒子数相等，如红棕色的二氧化氮气在静止的空气中的散播，蓝色的硫酸铜溶液与静止的水相互渗入，钢制零件表面的渗碳以及使纯净半导体材料成为N型或P型半导体掺杂工艺等等都是扩散现象的具体体现；在电学中半导体PN结的形成过程中，自由电子和空穴的扩散运动是基本依据．扩散速度在气体中最大，液体中其次，固体中最小，而且浓度差越大、温度越高、参与的粒子质量越小，扩散速度也越大。

扩散过程，是分子挣脱彼此间分子引力的过程，这个过程，分子需要能量来转化为动能，也就需要从外界吸收热量。

晶体学中，扩散是物质内质点运动的基本方式，当温度高于绝对零度时，任何物系内的质点都在作热运动。当物质内有梯度（化学位、浓度、应力梯度等）存在时，由于热运动而导致质点定向迁移即所谓的扩散。因此，扩散是一种传质过程，宏观上表现出物质的定向迁移。在气体和液体中，物质的传递方式除扩散外还可以通过对流等方式进行；在固体中，扩散往往是物质传递的唯一方式。扩散的本质是质点的无规则运动。晶体中缺陷的产生与复合就是一种宏观上无质点定向迁移的无序扩散。晶体结构的主要特征是其原子或离子的规则排列。然而实际晶体中原子或离子的排列总是或多或少地偏离了严格的周期性。在热起伏的过程中，晶体的某些原子或离子由于振动剧烈而脱离格点进入晶格中的间隙位置或晶体表面，同时在晶体内部留下空位。显然，这些处于间隙位置上的原子或原格点上留下来的空位并不会永久固定下来，它们将可以从热涨落的过程中重新获取能量，在晶体结构中不断地改变位置而出现由一处向另一处的无规则迁移运动。在日常生活和生产过程中遇到的大气污染、液体渗漏、氧气罐泄漏等现象，则是有梯度存在情况下，气体在气体介质、液体在固体介质中以及气体在固体介质中的定向迁移即扩散过程。由此可见，扩散现象是普遍存在的。

晶体中原子或离子的扩散是固态传质和反应的基础。无机材料制备和使用中很多重要的物理化学过程，如半导体的掺杂、固溶体的形成、金属材料的涂搪或与陶瓷和玻璃材料的封接、耐火材料的侵蚀等都与扩散密切相关，受到扩散过程的控制。通过扩散的研究可以对这些过程进行定量或半定量的计算以及理论分析。无机材料的高温动力学过程——相变、固相反应、烧结等进行的速度与进程亦取决于扩散进行的快慢。并且，无机材料的很多性质，如导电性、导热性等亦直接取决于微观带电粒子或载流子在外场——电场或温度场作用下的迁移行为。因此，研究扩散现象及扩散动力学规律，不仅可以从理论上了解和分析固体的结构、原子的结合状态以及固态相变的机理；而且可以对无机材料制备、加工及应用中的许多动力学过程进行有效控制，具有重要的理论及实际意义。

过程

扩散（dispersal），生物个体或其传布体（如孢子、种子）向其他地域传布的过程。又称散布。各种生物都能通过不同的扩散方式扩大栖居范围和分布区域；扩散还促进生物群落的演替，增加物种的多样性；大范围的扩散结合地理隔离是物种分化的重要条件；新的环境意味着不同的自然选择机制，可改变种群的基因频率，因此扩散是促进生物进化的重要因素。

现象

生物从一地区传布至另一地区是常见的自然现象，这种异地间的物种交流,促进了各地生物群落的演替,增加了各地区物种的多样性。大范围的扩散结合地理隔离是物种分化的重要条件；对物种来说，新的环境意味着不同的自然选择机制，它将改变种群的基因频率，因此扩散是促进生物种系进化的重要因素之一。火山爆发毁灭原地生物后，风和洋流会带来新的生命，各种微生物、植物和动物相继在此定居。先扩散来的是对异常环境耐受力高的先驱物种，继之是在安定环境里竞争能力强的物种，它们在前者开拓的基础上建立起稳定的群落。

类型

主动自力

生物扩散包括主动（自力）和被动（借外力）两类。缺乏行动能力的微生物和植物大多靠被动传布〔见传播（植物）〕，动物则多行主动扩散。

主动扩散　生物的生存繁衍需要空间、食物和配偶等条件。生物个体过于稠密时，对空间的需要不易满足，食源不足及环境恶化会限制种群的发展。与植物相比，动物具有主动寻找生存空间、食源和躲避危险的能力。

动物的主动扩散多发生在生殖期。许多鸟、兽在交配季节四处寻找交配和生育的场所，当其出生地附近的空间多被占据时，就被迫远距离扩散。其中多数个体往往会因遇到不利环境而死亡，但只要少数个体遇到食源丰富且天敌稀少的合适生境,便可能建立起新的种群,使种的分布区扩大。

表现

许多昆虫也有很大的扩散能力，而且有些种还表现出多态现象，即同一物种中存在两种或多种形态和行为均不相同的类型，其中之一专营扩散，具翅或具其他有利于扩散的结构。有的多态现象为遗传性的，如灰线小卷蛾有两类不同的遗传型，一类的幼虫不耐密集而易扩散，另一类则否；两者共存互不替代，但数量比例随种群密度而变。非遗传性的多态现象则有不同的基础，有的是发育性的，如蝴蝶、蜻蜓及蜂类的无翅幼虫取食而不扩散，成虫则扩散而极少取食。有些昆虫如蜉蝣的成虫,甚至完全不取食,仅扩散、交尾、产卵直至死亡。蚁和白蚁的情况也类似。这类社群性昆虫中，不同社群成员（不同阶级）的结构与行为特化，各执行不同的职能，仅有翅型负责扩散到新区域寻找新的繁殖基地。这两类事例都属于常规的分工现象，一个是幼虫与成虫间的分工，另一个是社群成员间的分工。但飞蝗的多态现象则属非常规性的，只有当种群密度增加、食物缺乏时，才由散居型经过型变转化为群居型（即扩散型），造成大规模的扩散，所至之处谷草被其掠食一空。

植物中也有主动扩散的事例，如许多豆科植物果实成熟时果荚裂开将种子散落出去；凤仙花的果实成熟后，若受外力触碰，果皮即向内卷缩将种子弹出。不过这种扩散的能力不高，传播范围有一定局限。

被动扩散　主要依赖气流（风）、水流或其他生物的携带。

风力传布　微生物和微小的孢子、种子很容易由风传送，甚至一些较大的动物也能被大风卷带很远。在大洋中部的上空，曾收集到昆虫和蜘蛛。标记重捕实验证实，粘虫可随3、4月份在中国南方盛行的西南气流成群迁飞，从华南诸省扩散到江淮流域。还证实,每年6月在日本稻田中褐飞虱数量突增，它们是从中国随风传入的。

无翅幼虫的扩散常以风力传送为主。蓑蛾幼虫在母虫护囊内孵化之后，成群从囊下排泄孔钻出，吐丝下垂，随风向四周扩散。有的植物的种子小如粉尘（如兰科植物），有的植物种子具翅（槭、榆等）、毛（柳、蒲公英等）和气球状囊（如酸浆）等特化结构，这都有利于随风扩散。

水流传布　借水流扩散的陆地生物必须能浮在水上，不易被水浸透，并能保持内部的渗透平衡。有些专借水流扩散的植物果实表面具不易透水的蜡质或纤维，其组织内含气，故体轻而不沉。椰子的表面具发达的纤维层，能在水面长期漂流。

巨大的洋流都有固定的行程，因此河口或淡水的水生动物，甚至某些无飞翔能力的陆生动物都可能随洋流由一个大陆扩散至另一个大陆。有些动物虽会游泳，但其远距离扩散则可能是随漂木、浮冰实现的。

动物传布　寄生生物是借寄主扩散的，有的寄生生物在其生活史的各个阶段寄生于不同的寄主。转换寄主的过程或为主动或为被动。有的寄生物（如血吸虫）借本身的行动寻找下一个寄主，而有的（如疟原虫）则完全被动地扩散，蚊虫吸食不同寄主个体的血液时疟原虫随之侵染新的寄主。

很多生物依附在其他生物的体表扩散。依附的方式很多：有些植物的果实和种子具刺或钩(如苍耳的果实)，还有的具粘性分泌物（如亚麻种子）；一些小昆虫，螨类等常粘附在脊椎动物的皮毛上，也有些小动物粘附在候鸟的足上。

有的植物种子经动物取食而扩散。例如草食动物经常吃下大量种子，这些种子可随粪便排至多处。很多肉质果实凭其色、香、味吸引动物取食，其种子或被吐出或随粪便排出。这些种子一般均能抵抗动物消化液的侵蚀，有些种子只有在种皮经消化道作用后才能萌发。

人类也是重要的生物扩散因子。长途的人货流通有意无意地扩散了大量生物。棉花的主要害虫棉红铃虫原产印度，20世纪30年代传入中国沿海地区，现在除新疆外已遍及中国各棉区。此外，人类还有意识地引种或培育很多优良的谷物、林木和家禽家畜，并在全世界范围推广。

扩散力的进化　在自然界，扩散力存在两种截然不同的进化趋势，一种是扩散力增强，另一种是减弱甚或消失。例如加拿大不列颠哥伦比亚省省会维多利亚附近的温哥华岛的西部天幕毛虫，在其种群中，扩散力弱的个体在生境附近产卵，后代常死于恶劣气候；扩散力强的个体向远处产卵，生于较有利环境中的后代可能存活，并且大多是活泼个体。如此代代选择，该种的扩散能力不断增强。另一方面，如果靠扩散找到未开拓的适宜环境的机会很小时，自然选择将对抗扩散。例如在海岛和山巅环境中不会飞的鸟和昆虫种数比平坦的大陆上要多。达尔文在考察马德拉群岛时注意到,岛上550种甲虫中有200种有翅却缺乏飞翔能力,而当地29个属甲虫中有23个属于狂风时潜藏，天气较好时才外出活动。达尔文认为，这种情况主要是因为善飞个体在飞行中可能被狂风吹入大海，而翅发育不全或习性怠惰的个体，反能更多地存留下来。动物地理学家P.J.达林顿认为，遇敌时翅膀有助于逃生，但海岛上天敌很少或没有，翅就成为无用之物。与此类似，岛上植物的扩散力也明显下降或几乎完全消失。有些植物果实变大，但用于传布的附器（如倒钩）却未相应增加，有的种子附器甚至退化，这类种子或果实的数量也常相应地减少。这种进化变异可减少向岛外的无效扩散，而个体增大则可更多地储存营养，反而有利于幼苗生长。

人工选择也可改变扩散能力。例如人类栽培农作物要求的是高收获量，而不是高扩散力。目前种植的小麦、水稻等谷物的种子散落性已消失，亚麻和罂粟蒴果的开裂机制也已退化。

扩散现象的数学模型　根据观察种子散落的情况和用标记重捕法进行的昆虫扩散试验，人们发现，随着扩散距离的增加，可能找到的传布体的数量按指数比率下降。

种子散落属于被动扩散;有些小昆虫飞翔力不强,方向和距离也基本是随机的，所以也表现上述规律。

扩散是研究种群数量变动的重要因子。在生产实践中，害虫和杂草的扩散会给人类健康和农牧业带来损害。因此,了解生物扩散的特性,对防治有害生物有重要意义。许多细菌性和病毒性人畜疾病及作物病害的防治，往往取决于切断病原体的传布途径。稻纵卷叶螟和褐飞虱是中国南方成群长距离扩散的重要水稻害虫，田间种群数量经常突增或突减，掌握其扩散规律便可预测它的发生量和发生期。利用捕食性天敌防治害虫时，必须研究天敌和害虫在各种环境（包括不同的地形、植物长势、气候变化等）中的扩散能力、传布方向和可能的传布距离等，以便确定人工释放天敌的数量、野外释放点布局和释放点高度等。

传播学术语

扩散（diffusion）是创新通过一段时间，经由特定的渠道，在某一社会团体的成员中传播。它是特殊类型的传播，所含信息与新观念有关。

扩散是一个特殊类型的传播。传播的信息是有关一个新的观念，而观念之新奇度赋予扩散一种特制。新意味着扩散中含有某种程度上的不确定因素。

扩散是一种社会变化，可以被定义为社会系统的结构和功能发生变化的过程。它既包含了自发的传播，又包含了自觉的传播。

扩散现象

不同物体互相接触时彼此进入对方的现象叫扩散。

布朗运动：是指悬浮在液体中的花粉颗粒永不停息地做无规则运动．它并不是分子本身的运动．液体分子的无规则运动是布朗运动产生的原因，布朗运动虽不是分子的运动，但其无规则性正反映了液体分子运动的无规则性．

1.布朗运动的剧烈程度与颗粒大小和温度有关．颗粒越小，温度越高，布朗运动越明显。

2.实验中描绘出的是某固体微粒每隔30秒的位置的连线，不是该微粒的运动轨迹。

3.布朗运动产生的原因是液体分子对小颗粒碰撞时产生冲力不平衡引起的。

分子间的相互作用力分子间同时存在相互作用的引力和斥为，引力和斥力都随分子间距离增大而减小，但斥力的变化比引力的变化快．实际表现出来的分子力是引力和斥力的合力．

表面扩散

是指原子、离子、分子以及原子团在固体表面沿表面方向的运动。当固体表面存在化学势梯度场，扩散物质的浓度变化或样品表面的形貌变化时，就会发生表面扩散。表面原子是在周期势中断的平面上移动，因而，表面扩散与体内扩散固然有许多相同之处，但也有自身特点。主要是扩散率高，在晶须生长实验中，观察到的表面扩散率高达1厘米2/秒,这已与气相扩散过程相近，表面扩散过程与表面的取向有关，用场离子显微镜观察到单个铼原子在铱的(111)、(113)平台上的异质表面扩散激活能分别为0.52eV及1.17eV，差别很大；表面状态如吸附物质的存在，也会强烈影响表面扩散。热振动能量的涨落可能使表面原子获得足够的能量克服表面势垒，变成近邻位置上的吸附原子，这是最简单的完整晶体表面自扩散。在实际晶体表面上存在各种类型的缺陷，根据表面条件，表面原子可以在平台上或沿台阶移动；表面原子也可填充到表面空位上，引起空位的迁移；或发生更加复杂的扩散过程。

研究表面扩散的实验方法主要是放射性示踪、物质传递、场离子显微镜及场发射等技术。人们运用这些实验方法测定表面扩散系数,用以研究表面动力学过程,确定表面势。表面扩散与烧结、晶体生长、薄膜工艺、蠕变等密切相关。但对表面扩散过程机理的了解有待深入。

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