Silicijumje atomski kristal, čiji su atomi međusobno povezani kovalentnim vezama, formirajući prostornu mrežnu strukturu. U ovoj strukturi, kovalentne veze između atoma su vrlo usmjerene i imaju visoku energiju veze, zbog čega silicij pokazuje visoku tvrdoću kada se odupire vanjskim silama da promijeni svoj oblik. Na primjer, potrebna je velika vanjska sila da se uništi jaka kovalentna veza između atoma.
Međutim, upravo zbog pravilnih i relativno krutih strukturnih karakteristika njegovog atomskog kristala, kada je podvrgnut velikoj sili udara ili neujednačenoj vanjskoj sili, rešetka unutarsilicijumteško je ublažiti i raspršiti vanjsku silu kroz lokalnu deformaciju, ali će uzrokovati pucanje kovalentnih veza duž nekih slabih kristalnih ravnina ili smjerova kristala, što će uzrokovati lomljenje cijele kristalne strukture i pokazati krhke karakteristike. Za razliku od struktura kao što su metalni kristali, postoje jonske veze između atoma metala koje mogu relativno kliziti, i mogu se osloniti na klizanje između atomskih slojeva kako bi se prilagodili vanjskim silama, pokazujući dobru duktilnost i nije lako slomiti ih.
Silicijumatomi su povezani kovalentnim vezama. Suština kovalentnih veza je snažna interakcija koju formiraju zajednički parovi elektrona između atoma. Iako ova veza može osigurati stabilnost i tvrdoćusilicijum kristalstrukture, teško je da se kovalentna veza obnovi nakon što je prekinuta. Kada sila koju primjenjuje vanjski svijet prijeđe granicu koju kovalentna veza može izdržati, veza će puknuti, a zato što nema faktora kao što su elektroni koji se slobodno kreću kao u metalima koji bi pomogli popravljanju prekida, ponovnom uspostavljanju veze ili oslanjajući se na delokalizaciju elektrona za raspršivanje naprezanja, lako je puknuti i ne može održati cjelokupni integritet vlastitim unutrašnjim prilagodbama, zbog čega je silicijum veoma krhka.
U praktičnim primjenama, silicijumske materijale je često teško biti apsolutno čisti, te će sadržavati određene nečistoće i defekte rešetke. Ugradnja atoma nečistoća može poremetiti prvobitno pravilnu strukturu silicijumske rešetke, uzrokujući promjene u snazi lokalne kemijske veze i načinu veze između atoma, što rezultira slabim područjima u strukturi. Defekti rešetke (kao što su prazna mjesta i dislokacije) također će postati mjesta gdje je koncentrisan stres.
Kada djeluju vanjske sile, ove slabe točke i tačke koncentracije naprezanja će vjerojatnije uzrokovati prekid kovalentnih veza, uzrokujući da se silicijumski materijal počne lomiti sa ovih mjesta, pogoršavajući njegovu krhkost. Čak i ako se prvobitno oslanjao na kovalentne veze između atoma za izgradnju strukture veće tvrdoće, teško je izbjeći krto lomljenje pod utjecajem vanjskih sila.
Vrijeme objave: Dec-10-2024