主な違い – 等方性 vs 異方性

等方性と異方性は、材料科学における材料特性や基礎結晶学における結晶形態を説明するために広く使われている重要な用語です。

結晶のような特定の材料では、原子の配向がその物理的・機械的特性に影響を与えるため、非常に重要です。

原子の向きによって、材料は等方性材料と異方性材料の2つに大別される。

等方性と異方性の主な違いは、等方性材料ではすべての方向で同じ特性が得られるのに対し、異方性材料では方向によって特性が異なることです。

今回は、この点について見ていきます。

1. What is Isotropic
      – Definition, Properties, Examples
2. What is Anisotropic
      – Definition, Properties, Examples
3. What is the difference between Isotropic and Anisotropic

Isotropicとは

ある物質の性質（機械的性質、物理的性質、熱的性質、電気的性質）が結晶方位の違いによって変化しない、つまり性質が方位に依存しない場合、その物質は等方性と呼ばれます。

等方性結晶は、すべての方向で屈折率が同じです。

立方晶系の結晶やガラスなどの非晶質は等方性物質とみなされる。

立方晶の例としては、岩塩や塩化ナトリウムなどがあります。

しかし、立方晶のすべての性質が等方的であるとは限らない。

通常、立方晶は、電気伝導度や焦電効果に関しては等方的です。

しかし、剛性、せん断弾性率、体積弾性率などの弾性的な性質に関しては、立方晶は方向依存性がない。

等方性結晶は、窓やレンズなどによく使われる。

植物細胞壁は、どこでもほぼ同じであるため、等方性であると考えられている。

図01: ガラスは等方性材料の一例である .

異方性とは

異方性とは、原子配列が方向に依存する材料、つまり、材料内の異なる方向に沿って物理的特性が変化する材料を指す言葉です。

通常、異方性材料は、原子の向きが大きく変化するため、自然界では等方性材料よりも非常に一般的です。

立方晶を除くほとんどの結晶は異方性物質とみなされます。

異方性結晶は多くの屈折率を持っています。

そのため、異方性結晶は、結晶の複屈折、光学活性、二色性、分散性などに影響を与える。

複屈折は、結晶の光透過率の差として知られています。

結晶の中には、偏光した光が通過すると回転するものがあります。

このような結晶は光学活性結晶と呼ばれています。

また、2つの異なる振動軸で電磁波を吸収する性質を二色性と呼びます。

また、同じ結晶で異なる波長の光を差屈折させることを分散といいます。

異方性結晶は、偏光板、光波板、ウェッジなど、多くの光学用途に使用されている。

異方性材料の代表例として、木材や複合材料が挙げられる。

植物細胞では、細胞内小器官の存在により、細胞質内が異方的であると考えられている。

等方性と異方性の違い

定義

等方性材料。

 材料の特性は、原子配列に沿って変化しない。

異方性材料。

 材料の性質が原子配列に沿って変化する。

プロパティ

等方性材料。

等方性材料の特性は、方向に依存しない。

非等方性材料。

異方性材料の特性は、方向に依存する。

例

等方性材料。

立方晶系の結晶やガラスのような非晶質材料が挙げられる。

異方性材料。

立方晶以外の結晶、木材、複合材料などが挙げられる。

RIインデックス

等方性材料。

等方性の材料は屈折率が1つです。

異方性材料。

2つ以上の屈折率を持つ材料。

特徴

等方性材料。

 等方性結晶は、屈折率の違いによる複屈折、光学活性、二色性、分散などの特性を示さない。

異方性材料。

 異方性結晶は、屈折率の違いによる複屈折、光学活性、二色性、分散などの特性を示す。

光学分野での応用

等方性材料。

等方性結晶は、窓やレンズなどに使われる。

異方性材料。

 異方性結晶は、偏光板、光学波長板、ウェッジなどに使用されます。

概要

等方性、異方性とは、材料科学や結晶学で広く使われている用語で、材料の原子配向、構造、形態などを説明するためのものです。

立方晶や非晶質（例：ガラス）のような等方性材料では、材料の方向に沿って特性が変化することはない。

木材や複合材のような異方性材料では、材料の方向に沿って特性が変化する。

これが、等方性と異方性の大きな違いです。