موضوع مقاله: ناهمسان‌گردی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # ناهمسان‌گردی | مقدمه: یک جسم یا الگوی ناهمسانگرد دارای خواصی است که بسته به جهت اندازه‌گیری متفاوت است. | ## بخش 1: ناهمسان‌گردی | به عنوان مثال، بسیاری از مواد هنگام اندازه‌گیری در امتداد محورهای مختلف، خواص فیزیکی یا مکانیکی بسیار متفاوتی از خود نشان می‌دهند، مانند جذب، ضریب شکست، رسانایی و استحکام کششی. برای نمونه برای به‌دست آوردن یوتی‌اس در مواد همسانگرد مانند فولاد و … می‌توان از آزمایش‌های کشش استفاده کرد. در این آزمایش دو طرف ماده همسانگرد را به دو فک دستگاه می‌بندند تا زمانی که از هم گسیخته و شکسته شود و این تنشِ حداکثر را برای تمام جهات مورد قبول قرار می‌دهند، اما در مواد ناهمسانگرد این اتفاق نخواهد افتاد. اگر خصوصیتی به جهت‌گیری آن در فضا بستگی داشته باشد، آن خصوصیت ناهمسان‌گرد (انیزوتروپ) است. در مواد همسانگرد دانه‌ها عموماً در جهات مختلف قرار گرفته‌اند اما در مواد ناهمسانگرد دانه‌ها در یک جهت قرار دارند که باعث می‌شود خواص در آن جهت با جهت‌های دیگر متفاوت باشد. دیگری چوب است که به دلیل عدم یکنواختی جهت دانه‌ها (دانه در یک جهت یکسان است نه در همه جهات) در امتداد دانه آن راحت تر از روی آن تقسیم می‌شود. مواد همسان‌گرد و ناهمسان‌گرد: مواد همسانگرد به موادی گفته می‌شود که خاصیت‌های آن از جمله ضریب پوآسون و مدول کشسانی و ضریب هدایت حرارتی و … مستقل از جهت می‌باشد. به زبانی دیگر مواد درصورت همسانگردبودن حتماً همگن اند ولی خلاف این مطلب همواره درست نمی‌باشد. به صورت کلی در تعریف خواص حرارتی و مکانیکی مواد همسانگرد تنها یک ضریب پوآسون و مدول کشسانی، ضریب هدایت حرارتی ضروری است. مواد ناهمسانگرد نیز موادی اند که خواص آن‌ها در جهت‌های مختلف تغییر می‌کند و برای تحلیل این مواد باید خواص آن را در جهات مختلف بیان کرد. در مواد همسانگرد خواص در تمامی جهت‌ها یکسان می‌باشد؛ بنابراین بینهایت صفحه تقارن برای خواص مواد موجود است. شیمی فیلتر ناهمسانگردی شیمیایی، نواحی نزدیک و نواحی بسیار دور نسبت به هسته اتم را حذف می‌کند و نواحی بینابینی را نگه‌می‌دارد. برای اینکار، مولکول را برانگیخته کرده و نور قطبی‌شده سطحی آن را جذب می‌کنند و محاسبات را بر روی آن انجام می‌دهند. در طیف‌سنجی تشدید مغناطیسی هسته‌ای، سیستم‌های ناهمسانگرد الکترون‌های مولکول‌های چگال را در میدان مغناطیسی توزیع می‌کنند که این چگالی غیرطبیعی الکترون‌ها، بر میدان مغناطیسی تأثیر گذاشته و باعث تغییر شیفت شیمیایی قابل مشاهده می‌شوند. فیزیک فیزیکدانان دانشگاه کالیفرنیا، برکلی در سال ۱۹۹۷ دربارهٔ اثر ناهمسانگردی کیهانی گزارش دادند. | ## بخش 2: ناهمسان‌گردی | ناهمسانگردی کیهانی در هم‌ترازی محورهای چرخش کهکشان‌ها و زوایای قطبش اختروشها نیز دیده شده است. فیزیکدانان اصطلاح ناهمسانگردی را در خواص مربوط و وابسته به جهت مواد توصیف می‌کنند مانند ناهمسانگردی مکانیکی، ناهمسانگردی مغناطیسی و غیره. آن‌ها مواد را به گونه‌ای مدل‌سازی می‌کنند که هدایت حرارتی ناهمسانگرد در مواد، در جهت و هندسه مورد نظرشان باشد. بسیاری از کریستال‌ها نسبت به نور ناهمسانگرد هستند و دوشکستی از خود بروز می‌دهند. این دوشکستی در محورهای ناهمسانگردی اتفاق می‌افتد که در آن محور همسانگرد در امتداد آن می‌شکند. ژئوفیزیک و زمین‌شناسی ناهمسانگردی لرزه‌ای به تغییر سرعت موج لرزه‌ای با جهت اشاره دارد. این پدیده به عنوان شاخصی از نظم دور برد در یک ماده عمل می‌کند که اغلب از هم‌ترازی ویژگی‌های کوچکتر از طول موج لرزه‌ای ناشی می‌شود. تغییر جهت سرعت موج الاستیسیته ناشی از این هم‌ترازی می‌تواند بینش‌های مهمی را در مورد فرایندهای زمین و کانی‌شناسی ارائه دهد. قابل ذکر است که ناهمسانگردی لرزه‌ای قابل توجهی در پوسته، گوشته و هسته داخلی زمین، شناسایی شده است. هدایت هیدرولیکی آبخوان‌ها اغلب ناهمسانگرد می‌باشد، که نیاز به در نظر گرفتن تفاوت بین نفوذپذیری افقی و عمودی هنگام محاسبه جریان آب زیرزمینی به زهکش‌ها یا چاه‌ها برای جلوگیری از خطا دارد. اکثر کانی‌ها نیز ناهمسانگرد هستند مانند کوارتز اما بعضی از آن‌ها همسانگرد می‌باشند مانند گارنت. علم و مهندسی مواد مهندسی مواد و علم مواد ناهمسانگرد، وابستگی جهتی یک خاصیت فیزیکی ماده است. وقتی یک ماده چند بلوری است، وابستگی جهتی، به خواص مربوط می‌شود و اغلب با روش‌های پردازشی که آن را تجربه کرده است، مرتبط است. ماده‌ای با دانه‌های تصادفی، همگن است، در حالی که مواد با بافت، اغلب ناهمسانگرد هستند. خواص مکانیکی مواد مانند مدول یانگ، کشش، مقاومت به خمش و نرخ خزش در دمای بالا، اغلب به جهت اندازه‌گیری وابسته هستند. | ## بخش 3: ناهمسان‌گردی | برخی خواص تانسور مانند ثابت‌های الاستیک، ناهمسانگرد هستند، حتی برای مواد با تقارن مکعبی. مدول یانگ، وابستگی بین تنش و کرنش را در هنگام انعطاف الاستیکی یک ماده همگن توصیف می‌کند؛ برای توصیف الاستیسیته در یک ماده ناهمسانگرد، از تانسورهای سختی (یا انطباق) به جای آن استفاده می‌شود. در فلزات، رفتار ناهمسانگردی در تمام بلورهای تک‌بلوری با سه ضریب مستقل برای بلورهای مکعبی وجود دارد. برای مواد مکعبی مرکز صفحه‌ای مانند نیکل و مس، سختی بیشترین مقدار خود را در جهت <۱۱۱>، عمود بر صفحات نزدیک به هم و کمترین مقدار خود را موازی با <۱۰۰> دارد. درجه ناهمسانگردی تنگستن در دمای اتاق به حدی نزدیک به همسانی است که می‌توان آن را دارای دو ضریب سختی در نظر گرفت؛ آلومینیوم نیز یکی از فلزاتی است که نسبت همسانی و ناهمسانی نزدیک به هم دارد. در مواد همسانگرد فرمول روبه‌رو برقرار است که در آن G مدول برشی، E مدول یانگ و υ نسبت پواسون است. اما در مواد ناهمسان گرد، a اندیس r نسبتی بین مدول برشی تجربی برای مواد مکعبی و معادل همسانگرد آن است: مواد کامپوزیتی تقویت‌شده با لایه‌ای، به دلیل وجود و جهت‌گیری الیاف و مواد تقویت کننده، خواص مکانیکی ناهمسانگرد دارند مانند فیبر کربن. اما نکته مثبت این مواد جاییست که می‌توان به گونه‌ای آن‌ها را طراحی کرد که خواص در جهت مورد نیاز ما قرار گیرند. اغلب مواد پلیمری دارای خواص همسانگرد هستند؛ با این حال، می‌توان طوری آن‌ها را مهندسی کرد که از طریق تکنیک‌های پردازشی، خواص وابسته به جهت داشته باشند. این طراحی باعث ایجاد موادی می‌شود که در صورت اعمال تنش کششی به موازات لایه‌ها، مستحکم و در صورت اعمال تنش کششی عمود بر لایه‌ها ضعیف هستند. علوم اعصاب تصویربرداری پخش وزنی یک تکنیک MRI است که شامل اندازه‌گیری ناهمسانگردی کوچک حرکت تصادفی (حرکت براونی) مولکول‌های آب در مغز می‌شود. کشسانی در مواد ناهمسانگرد و همسانگرد قانون هوک به صورت زیر مطرح می‌شود: ماتریس سفتی ماده است که دارای ۳۶ درایه می‌باشد. ۵) همسانگرد (Isotropic) موادی که دارای بینهایت صفحه تقارن اند: چندسانگردها و ناهمسانگردها و همسانگرد عرضی و تک‌شیب‌ها موادی با خاصیت ناهمسانگردی هستند. | ## جمع‌بندی | به این دلیل که بحث ما پیرامون مواد کامپوزیتی است و کامپوزیت‌ها بیشتر ارتوتروپ اند، مؤلفه‌های ماتریس سختی را برای این مواد به صورت می‌نویسیم.