Крэмнійуяўляе сабой атамны крышталь, атамы якога злучаны паміж сабой кавалентнымі сувязямі, утвараючы прасторавую сеткаватую структуру. У гэтай структуры кавалентныя сувязі паміж атамамі вельмі накіраваныя і маюць высокую энергію сувязі, што робіць крэмній праяўляць высокую цвёрдасць пры супраціўленні знешнім сілам, каб змяніць сваю форму. Напрыклад, патрабуецца вялікая знешняя сіла, каб разбурыць моцную кавалентную сувязь паміж атамамі.
Аднак менавіта з-за рэгулярных і адносна жорсткіх структурных характарыстык яго атамнага крышталя, калі ён падвяргаецца ўздзеянню вялікай сілы ўдару або нераўнамернай знешняй сілы, рашотка ўнутрыкрэмнійцяжка буферызаваць і рассейваць знешнюю сілу праз лакальную дэфармацыю, але гэта прывядзе да разрыву кавалентных сувязей уздоўж некаторых слабых крышталічных плоскасцей або кірункаў крышталя, што прывядзе да разбурэння ўсёй крышталічнай структуры і дэманстрацыі далікатных характарыстык. У адрозненне ад такіх структур, як металічныя крышталі, паміж атамамі металу існуюць іённыя сувязі, якія могуць адносна слізгаць, і яны могуць разлічваць на слізгаценне паміж атамнымі пластамі, каб адаптавацца да знешніх сіл, дэманструючы добрую пластычнасць і нялёгкую ломкасць.
Крэмнійатамы злучаны кавалентнымі сувязямі. Сутнасць кавалентных сувязей заключаецца ў моцным узаемадзеянні, утвораным агульнымі электроннымі парамі паміж атамамі. Хоць гэтая сувязь можа забяспечыць стабільнасць і цвёрдасцькрэмніевы крыштальструктура, кавалентнай сувязі цяжка аднавіцца пасля яе разрыву. Калі сіла, прыкладзеная знешнім светам, перавышае мяжу, якую можа вытрымаць кавалентная сувязь, сувязь разарвецца, і таму што няма такіх фактараў, як свабодна рухаюцца электроны, як у металах, якія б дапамаглі аднавіць разрыў, аднавіць злучэнне або абапіраючыся на дэлакалізацыю электронаў для рассейвання напружання, яго лёгка ўзламаць і ён не можа падтрымліваць агульную цэласнасць за кошт уласных унутраных карэкціровак, у выніку чаго крэмній становіцца вельмі далікатным.
У практычных прымяненнях крамянёвыя матэрыялы часта цяжка быць абсалютна чыстымі, яны будуць утрымліваць пэўныя прымешкі і дэфекты рашоткі. Уключэнне атамаў прымешак можа парушыць першапачаткова рэгулярную структуру рашоткі крэмнію, выклікаючы змены трываласці лакальнай хімічнай сувязі і рэжыму сувязі паміж атамамі, што прыводзіць да слабых участкаў у структуры. Дэфекты рашоткі (такія як вакансіі і дыслакацыі) таксама стануць месцамі, дзе канцэнтруецца напружанне.
Калі дзейнічаюць знешнія сілы, гэтыя слабыя месцы і кропкі канцэнтрацыі напружання, хутчэй за ўсё, выклікаюць разрыў кавалентных сувязяў, у выніку чаго крамянёвы матэрыял пачынае разрывацца ў гэтых месцах, пагаршаючы яго далікатнасць. Нават калі яна першапачаткова абапіралася на кавалентныя сувязі паміж атамамі для стварэння структуры з большай цвёрдасцю, цяжка пазбегнуць далікатнага разбурэння пад уздзеяннем знешніх сіл.
Час публікацыі: 10 снежня 2024 г