Anisotropia é um termo usado em várias disciplinas científicas para indicar que certas propriedades da matéria (tais como um material ou radiação) variam com a direcção a partir da qual são medidas. Por exemplo, se o índice de refração ou densidade de um material é diferente quando medido ao longo de eixos diferentes, essa propriedade é dita anisotrópica. Anisotropia é o oposto de isotropia, um termo usado quando as propriedades são as mesmas quando medidas de qualquer direção.
A investigação das propriedades, sejam elas isotrópicas ou anisotrópicas, pode fornecer muitas informações úteis. Por exemplo, a passagem anisotrópica da radiação eletromagnética através de um cristal pode ajudar a revelar a estrutura interna do cristal. O uso de materiais em projectos de construção beneficia do conhecimento da resistência de cada material varia de acordo com a sua orientação. Os anisotropia detectados na radiação cósmica de fundo de microondas suportam a teoria do Big Bang para a origem do universo. A medição da anisotropia em dados sísmicos pode fornecer informações sobre os processos internos da Terra e a mineralogia. A anisotropia também é útil na medicina, como por exemplo para imagens de ultra-som.
Ciência e engenharia de materiais
A condução de calor por vários materiais é comumente anisotrópica. Os materiais utilizados para transferir e expelir calor da fonte de calor em electrónica são frequentemente anisotrópicos. Em contraste, alguns materiais conduzem o calor de uma forma isotrópica – isto é, independente da orientação espacial em torno da fonte de calor.
A rigidez de um material é frequentemente anisotrópica. O módulo Young (que mede a rigidez) depende da direção da carga.
Muitos cristais são anisotrópicos à luz (anisotropia óptica), exibindo propriedades como a birefringência. A óptica cristalina descreve a propagação da luz em cristais. Um eixo de anisotropia é definido como o eixo ao longo do qual a isotropia é quebrada (ou um eixo de simetria, como o normal para camadas cristalinas). Alguns materiais têm múltiplos eixos ópticos.
Em materiais policristalinos, a anisotropia pode ser devida a certos padrões de textura produzidos durante a fabricação do material. No caso da laminação, “cordas” de textura são produzidas no sentido da laminação, o que pode levar a propriedades muito diferentes nas direções de laminação e transversais.
Alguns materiais, tais como madeira e compósitos reforçados com fibras, são muito anisotrópicos, sendo muito mais fortes ao longo do grão/fibra do que através dele. Metais e ligas tendem a ser mais isotrópicos, embora às vezes possam apresentar um comportamento anisotrópico significativo. Isto é especialmente importante em processos como o desenho profundo de metais.
Cosmologia
Cosmologistas usam o termo anisotropia para descrever pequenas flutuações de temperatura na radiação cósmica de fundo de microondas. A natureza desta radiação suporta a teoria do Big Bang para a origem do universo.
Física
Em física, o termo anisotropia pode ser aplicado em vários casos. Por exemplo, o termo pode ser usado para indicar que um plasma tem um campo magnético orientado em uma direção preferencial, ou que o plasma mostra “filamentação”, como no caso de um raio ou de uma lâmpada de plasma.
Um cristal líquido é um exemplo de um líquido anisotrópico. Tal líquido tem a fluidez de um líquido normal mas também tem uma ordenação estrutural média das moléculas. Em contraste, água e clorofórmio não contêm ordenação estrutural de suas moléculas.
Geologia
Anisotropia sísmica é a variação da velocidade de onda sísmica com direção. É um indicador da ordem de longo alcance em um material, onde características menores que o comprimento de onda sísmica (como cristais, fissuras, poros, camadas, ou inclusões) têm um alinhamento dominante. Anisotropia sísmica significativa tem sido detectada na crosta terrestre, manto e núcleo interno. Medir os efeitos da anisotropia em dados sísmicos pode fornecer informações importantes sobre processos e mineralogia na Terra.
Formações geológicas com camadas distintas de material sedimentar podem exibir anisotropia elétrica: A condutividade elétrica em uma direção (como paralela a uma camada) pode ser diferente da de outra (como perpendicular à camada). Esta propriedade é utilizada pela indústria de exploração de gás e petróleo para identificar areias que contenham hidrocarbonetos em sequências de areia e xisto. Os ativos de hidrocarbonetos portadores de areia têm alta resistividade (baixa condutividade), enquanto que os xistos têm menor resistividade. Instrumentos de avaliação da formação medem essa condutividade/resistividade, e os resultados são usados para ajudar a encontrar poços de petróleo e gás.
Gráficos de computador
No campo dos gráficos de computador, uma superfície anisotrópica é aquela que muda de aparência quando girada sobre sua geométrica normal, como é o caso do veludo.
A filtragem anisotrópica (AF) é um método para melhorar a qualidade da imagem de texturas em superfícies que estão distantes e em ângulo acentuado em relação ao ponto de vista. Técnicas mais antigas, como a filtragem bilinear e trilinear, não levavam em conta o ângulo a partir do qual uma superfície é vista, resultando no embaçamento das texturas. Ao reduzir os detalhes em mais de uma direção, estes efeitos podem ser reduzidos.
A filtragem anisotrópica em computação gráfica não deve ser confundida com um “filtro anisotrópico químico”, que é usado para filtrar partículas e tem um significado diferente. Este termo é usado para descrever um filtro com espaços intersticiais cada vez menores na direção da filtração, de modo que partículas maiores são filtradas antes das menores. Este tipo de filtro resulta em maior fluxo e filtração mais eficiente.
Microfabricação
Processos de microfabricação utilizam técnicas de gravura anisotrópica (como gravura profunda de íons reativos) para criar características microscópicas bem definidas com uma alta relação de aspecto. Essas características são comumente usadas em MEMS e dispositivos microfluídicos, onde a anisotropia das características é necessária para transmitir as propriedades ópticas, elétricas ou físicas desejadas ao dispositivo.
Medicina
Anisotropia também é útil para imagens de ultra-som médico. Quando o ângulo do transdutor é alterado, a ecogenicidade dos tecidos moles (tais como tendões) pode ser encontrada para mudar.
Em imagens de difusão tensora, alterações de anisotropia podem indicar alterações de difusão de água no cérebro, particularmente na matéria branca.
- Babuska, V., e M. Cara. 2001. Anisotropia Sísmica na Terra. Abordagens modernas em Geofísica. Dordrecht, Holanda: Kluwer Academic. ISBN 0792313216
- Kocks, U.F., C.N. Tomé, e H.-R. Wenk. 2001. Textura e Anisotropia. Nova edição. Cambridge, UK: Cambridge University Press. ISBN 052179420X
- Newnham, Robert E. 2005. Propriedades dos Materiais: Anisotropia, Simetria, Estrutura. Nova York: Oxford University Press. ISBN 0198520751
- Truszkowski, Wojciech. 2001. The Plastic Anisotropy in Single Crystals and Polycrystalline Metals. Dordrecht, Países Baixos: Kluwer Academic. ISBN 0792368398
Todos os links recuperados 22 de março de 2016.
- Wilkinson Microwave Anisotropy Probe NASA.
- Anisotropia e Isotropia NDT Resource Center.
Créditos
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- História da “Anisotropia”
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