各向异性:材料在各方向的力学和物理性呈现差异的特性-中文百科频道

定义概念

晶体的各向异性即沿晶格的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不尽相同，由此导致晶体在不同方向的物理化学特性也不同，这就是晶体的各向异性。

晶体的各向异性具体表现在晶体不同方向上的弹性膜量、硬度、热膨胀系数、导热性、电阻率、电位移矢量、电极化强度、磁化率和折射率等都是不同的。各向异性作为晶体的一个重要特性具有相当重要的研究价值。常用密勒指数来标志晶体的不同取向。

基本性质

各向异性，亦称“非均质性”。物体的全部或部分物理、化学等性质随方向的不同而各自表现出一定的差异的特性。即在不同的方向所测得的性能数值不同。

特殊各向异性

各向同性

物体内部存在无限多个对称轴时，任意方向上的性质均相同，在整个介质内部均不具有方向性，这样的性质称为各向同性。例如几何学中常用的简单均质球体即为各向同性体。

各向同性既可以看做是各向异性的对立性质，也可以看做是各向异性的特殊情况。

横观各向同性

当物体内部存在一个对称轴时，在垂直于对称轴的平面内（横观方向）物体的性质在各个方向都相同，也就是说不具有方向性，这样的性质称为横观各向同性。横观各向同性介质内的各向同性面都相互平行。

弹性各向异性

在地震学研究中，地震各向异性指的是在地震波场的尺度上任何包含内部结构（旋回性薄互层或定向排列的裂隙）的均匀性材料，其弹性特征随方向发生变化。通常是指平行于地层面的速度与垂直于地层面的速度之间的差别。

地震学家根据晶体对称性的分类体系，按照地下介质中波动物理可实现的对称性，将实际地球介质各向异性基本对称性分为10类，主要表现为弹性系数矩阵的差异，分别为：

三斜各向异性介质、单斜各向异性介质、正交各向异性介质、三方各向异性介质Ⅰ、三方各向异性介质Ⅱ、四方各向异性介质Ⅰ、四方各向异性介质Ⅱ、六方各向异性介质（TI介质）、立方各向异性介质、各向同性介质。

其中六方各向异性介质又称为横向各向同性（Transverse Isotropy）介质，是地球介质中最为常见的各向异性介质，也是地震勘探中使用最广的介质。

由于TI介质具有一个无限次的对称轴，表现出一定程度上的各向同性性质，所以它的这种性质被称为弱各向异性。具有垂直对称轴的TI介质称为VTI介质，具有水平对称轴的TI介质称为HTI介质，HTI介质可以看成是VTI介质的对称轴旋转90°得到的。

地下岩石的地震各向异性成因主要来源于三个方面：固有各向异性、裂隙诱导各向异性和长波长各向异性。

固有各向异性是由岩石的固有结构和特性产生的，其形成的物理机制包括晶体各向异性、直接应力作用导致各向异性和岩性各向异性。片状矿物颗粒及裂隙平行于地层排列而使垂直于和平行于地层的物理性质不同表现为微观各向异性，长波长各向异性使所观测的地质体中薄层的物性显著区别于其他部分则表现为宏观各向异性。

各向异性介质中横波和纵波的振动方向不再与弹性波的传播方向正交，而是有一定的交角，这时在介质中有三种体波传播，准纵波（qP波）、准横波（qS波）和纯横波(SH波)。横波在各向异性介质中遇到裂隙会发生横波分裂，分裂为快横波和慢横波。

电各向异性

电各向异性主要指电阻率在地下介质中各个方向上的不同，通常由电阻率各向异性系数表示。电阻率各向异性系数是指垂直于地层测得的电阻率与平行测得的电阻率比值的平方根，它的值常在1与2之间。

岩石中激发极化的各向异性小于电阻率的各向异性。在片理状岩石中，平行于片理的真电阻率小于垂直于片理的真电阻率。

各向异性材料

晶体

晶体的各向异性即沿晶格的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不尽相同，由此导致晶体在不同方向的物理化学特性也不同。

晶体的各向异性具体表现在晶体不同方向上的弹性模量、硬度、断裂抗力、屈服强度、热膨胀系数、导热性、电阻率、电位移矢量、电极化强度、磁化率和折射率等都是不同的。各向异性作为晶体的一个重要特性具有相当重要的研究价值。常用晶向来标志晶体内的不同取向。

晶体矿物学中物理上可实现的各向异性对称系统有8个，即三斜晶系、单斜晶系、斜方晶系、正方晶系、三方晶系、六方晶系、立方晶系和各向同性晶系。以立方晶系为例，晶体的<100>晶向族为快速凝固方向，物质会沿此方向优势排列。此外晶体内原子排列的各向异性有时在宏观上也会有所表现，例如石英晶体的柱状生长形态。

晶体内部由原子组成的晶面是不能直接观测到的，因此需要借助于其他光学手段。检测晶体内部结构常用的方法为衍射技术，分为X射线衍射技术和电子衍射技术，常用的仪器为扫描电镜。

木材

木材因含水量减少引起体积收缩之现象叫作干缩，干缩也叫作“木材各向异性”。木材在构造上是一种非均一的有机体，既具有向异性，又具有多孔性。木材的这种性质，是由构成木材细胞的形状、构造和排列方式造成的。

例如从纤维饱和点降到含水率0%时，顺纹干缩甚小，为0.1~0.3%，横纹径向干缩为3.66%，弦向干缩最大竟达9.63%，体积干缩为13.8%，所以当木材纹理不直不匀，表面和内部水分蒸发速度不一致，各部分干缩程度不同时，就出现弯、扭等不规则变形、干缩不匀就会出现裂缝。

导电胶

各向异性导电胶（ACA，Anisotropic Conductive Adhesive）是一种只在一个方向导电，而在其他方向电阻很大或几乎不导电的特殊导电胶。主要用于电子零件制造和装配过程，已逐渐成为绿色环保电子封装材料的主流。

ACA在X、Y轴方向上导电填料的体积分数很小，因导电填料密度小而无法形成连续的导电通道，故在这两个方向上是不导电的，需要通过沿Z轴方向施加一定的压力来实现Z轴方向上的导电。

ACA主要分为两种基本类型：一种是膜状各向异性导电胶（ACF，AnisotropicConductiveFilms），也称为各向异性导电膜；另一种是膏状各向异性导电胶（ACP，AnisotropicConductivePastes）。这两种导电胶的主要区别在于，ACF在工艺实施前就具有各向异性导电性，ACP则需要通过一定的工艺过程才能体现出各向异性导电性。