等方性と異方性は、材料の特性が方向に依存するかどうかを表す用語です。プロパティがすべての方向で同じ場合、材料は等方性です .方向によって特性が変化する場合、材料は異方性です .この用語はギリシャ語の isos に由来します (等しい) とトロポス （仕方）。 an 「異方性」は「ない」を意味します。
等方性と異方性は、材料科学、光学、天文学、化学、結晶学、およびその他の多くの科学および工学分野で重要です。一部の材料では等方性であり、他の材料では異方性である特性には、屈折率、吸光度、導電率、引張強度、ヤング率などがあります。
材料は、ある特性では等方性でも、別の特性では異方性である場合があることに注意してください。たとえば、偏光ガラスは、機械的特性に関しては等方性ですが、光のフィルタリングに関しては異方性です。また、スケールも重要です。たとえば、宇宙は一般に宇宙黒体放射に関して等方性で均一ですが、領域をより詳しく調べると、不均一性と異方性が見られます。
等方性および異方性材料の例
等方性材料は、どの方向から見ても同じ内部構造を持っています。したがって、立方体 (等尺性) 結晶と均一な非晶質固体は等方性です。以下は等方性材料の例です:
- グラス
- ほとんどのポリマー (プラスチックなど)
- 金属 (ただし、多くは機械的特性に異方性があります。タングステンとアルミニウムはほぼ等方性です)
- 立方晶（ダイヤモンド、岩塩、蛍石、ガーネット、スピネル）
異方性材料は、角度によって異なる構造を持っています。植物の茎、ほとんどの結晶と鉱物、多結晶材料、および複合材料は異方性です。以下は異方性材料の例です:
- 木材
- 粘板岩 (およびほとんどの堆積岩と変成岩)
- 氷
- ほとんどのクリスタル (トルマリン、クォーツ、ベリル、コランダム)
- 鉄筋コンクリート
- 筋繊維
- ニッケルと銅の単結晶は、機械的特性に関して異方性のある金属の例です。
等方性および異方性 vs 同種および異種
等方性および異方性は、均一性および不均一性とは異なります。均一な物質は全体に均一な構造を持っていますが、不均一な材料は均一な組成または構造を欠いています。別の見方をすると、プロパティは均質な物質内の位置とは無関係ですが、不均質な物質内の位置/場所に依存するということです。したがって、マテリアルは次のようになります:
- 等方性で均一
- 等方性および異質
- 異方性と均質
- 異方的で不均一
たとえば、塩の結晶 (NaCl、岩塩) は、等方性と均一性の両方を備えています。水晶 (SiO2 ) は異方性で均一です。コンクリートは等方性ですが、不均一です。木は異方的で異質です。
参考文献
- Courtney, Thomas H. (2005). 材料の力学的挙動 (第 2 版)。 Waveland Press Inc. ISBN 978-1577664253.
- ニューナム、ロバート E. (2005).材料の特性:異方性、対称性、構造 (第 1 版)。オックスフォード大学出版局。 ISBN 978-0198520764.
- ナイ、J.F. (1985). 結晶の物理的性質 (第 1 版)。クラレンドンプレス。 ISBN:978-0198511656.
- Smoot G. F.; Gorenstein M.V.;ミュラー R. A. (1977)。 「宇宙黒体放射における異方性の検出」。カリフォルニア大学バークレー校ローレンス バークレー研究所および宇宙科学研究所
- Tian、Xiaojuan; Itkis、Mikhail E.;ら。 （2013）。 「グラファイトナノプレートレットベースの複合材料の薄い熱界面層の異方性熱および電気特性」。 科学レポート . 3:1710. doi:10.1038/srep01710
