Permeation bezeichnet den zeitabhängigen Transport von Atomen oder Molekülen durch einen Festkörper infolge eines chemischen Potential‑ oder Druckgefälles. Der Vorgang umfasst typischerweise drei Teilschritte: Adsorption an der Einlassoberfläche, Diffusion durch das Volumen und Desorption an der Auslassoberfläche.

Quantitativ wird Permeation häufig über die Permeabilität P beschrieben, die sich aus Diffusionskoeffizient D und Löslichkeit S ergibt (P = D·S). Für dünne Schichten und Membranen ist der stationäre Permeationsfluss proportional zum Gradienten des chemischen Potentials und umgekehrt proportional zur Schichtdicke.

In der Werkstofftechnik ist insbesondere die Wasserstoffpermeation von Metallen von Bedeutung, da sie direkt mit Wasserstoffversprödung und Lebensdauervorhersagen korreliert. Elektrochemische Permeationstests (z.B. Devanathan–Stachurski-Zelle) erlauben die Bestimmung effektiver Diffusionskoeffizienten und Fallenbesetzungen in Metallen unter kontrollierten Potentialen.

Permeation spielt ebenfalls eine zentrale Rolle bei der Gasdurchlässigkeit polymerer Barrierewerkstoffe, etwa für Sauerstoff, Wasserdampf oder Brenngase, und bei der Hautpermeation in biomedizinischen Anwendungen. Hier bestimmen Wechselwirkungen zwischen Penetrant und Mikrostruktur (Kristallinität, freie Volumenanteile, Quellung) den Transport.

Für das Werkstoffdesign ist die gezielte Einstellung der Permeation – durch Legierung, Mikrostrukturierung, Beschichtungen oder Füllstoffe – ein Schlüssel, um Barriereeigenschaften, Korrosionsbeständigkeit und Funktionsdauer technischer Systeme zuverlässig zu kontrollieren.