|
具有各向异性的一类典型物质就是晶体。晶体中的原子排列具有周期性的格子状结构，显然网格沿不同方向的几何特征是不一样的，比如密度。因此晶体在不同方向上的强度、电导率、热导率等性质也不一样。就强度而言，可能沿着某些方向的原子或分子间结合很强因此很结实，而另一些方向上的结合则较弱因此易碎。就像钻石一样，尽管很坚硬，但垂直于某个方向的面(解理面)上的结合则较弱，从而容易沿这些面断裂，这也是钻石在强烈冲击下易碎的根本原因，但这些结合较弱的面也给加工提供了方便。石墨各向异性的特征也是很明显的。石墨是碳原子按正六边形网格分布形成的薄片状大分子再平行堆叠形成的层状结构。层与层之间的结合很弱，在外力作用下容易滑动，这也是石墨可以用于制作铅笔，以及石墨粉具有润滑效果的主要原因。然而每一层大分子内部原子间结合力却非常强，因此可以将石墨沿着层间剥开成一张一张的单层大分子，这种单层分子也叫石墨烯。石墨烯整个分子完全是靠共价键结和起来的，非常结实，是很好的结构增强材料。当然这种单层分子也有很多其他特殊的性能，并有很广泛的应用前景。 其实绝大多数无机物都是以晶体的形式存在的，比如我们常见的泥土、岩石、砂子等，之所以我们没没感觉到其各向异性特征是因为通常这些物质都是由大量的非常微小的晶体混合在一起的，由于各个小晶体方向是随机分布的，因此物质沿各方向整体的性质是这些小晶体性质的统计均值，在各方向几乎一样。本来这些类型的无机晶体是比较透明的，但由于这些物质是由大量小晶体组成，从而内部存在大量的晶体表面或晶体间的界面，由于界面两侧的状态不一样，光的传播速度也就不一样，光在界面出就容易发生折射(点击参考:光的反射跟折射遵循同一条定律)，当然也容易发生反射。其结果就是光进入这些物质后在这些物质内部的晶体表面与界面频繁因折射与反射而改变方向，从传播路径部变得非常曲折，导致光的能量在内部的漫长传播过程中被耗尽，也就不容易穿过物体，导致这些物质看起来不透明。但作为典型的的无机物的玻璃就不是各向异性的，其内部的原子的排布不具有格子状结构，而使随机的，因此宏观上表现出各向同性的特征。此外玻璃态的其他物质也几乎是各向同性的，比如塑料，但是要是将其沿某个方向拉伸使其发生塑性形变，则会变得各向异性。玻璃态的物质一般都比较透明，金属玻璃除外。 各向异性的物质多见于固体，然而也有一类很神奇的液体是各向异性的，它就是液晶。液体具有流动性，通常内部的分子的方向是随机分布的，朝各个方向的分子数量宏观上差不多，因此各向同性。然而液晶分子之间趋向于聚集在一起并朝同一个方向排列；或者形成很多层，其中每一层的分子趋向于沿同一个方向排列，不同层之间的方向随着层的位置周期性变化。同时液晶又具有液体一样的流动性，因此兼具液体和固态晶体的性质。其实液晶并不陌生，生物膜就是主要由磷脂双分层形成的液晶，比如细胞膜。同一种物质在不同条件下可能形成多种不同结构的液晶。液晶由于在特定的外界条件改变时容易发生晶态间的转变以及晶态与非晶态间的转变，在传感、电子器件等领域有广泛的应用。 |
|
|
