結構的長度尺度

如果說結構階層是結構存在於許多層層相套的層級這個觀念，那麼結構的長度尺度就是實際的尺，以公尺為單位，每一層有多大。它回答的是：我得放大到什麼程度才看得到這個特徵？有些特徵不到一奈米（原子），有些則是幾毫米（一道焊道）。知道尺度，就同時知道該用什麼工具去看，以及它可能掌控哪個性質。

一把粗略的尺是這樣：一個原子大約 0.1 到 0.3 奈米寬（1 到 3 埃；1 埃 = 10^-10 公尺）。晶體的重複單元，也就是單位晶胞，通常是 0.3 到 1 奈米。奈米結構大致橫跨 1 到 100 奈米。顯微組織（晶粒與相）從約 1 微米（1000 奈米）到數百微米。巨觀結構則是從約一毫米一直到整個零件。在這整個範圍裡，長度變化達到千萬倍以上。

每個尺度都需要自己的儀器：X 光繞射與電子顯微鏡能觸及原子尺度；光學顯微鏡看得到顯微組織；肉眼與簡單放大鏡則對付巨觀結構。而且每個尺度都可能主宰一個性質，這就是為什麼做材料的人總要問一句：在哪個尺度？提醒：上面的數字是約定，邊界模糊且相互重疊，沒有一條清楚的線把奈米變成微米；這把尺度階梯是思考與選工具的指南，不是精確的定律。