Siliciés un cristall atòmic, els àtoms del qual estan connectats entre si per enllaços covalents, formant una estructura de xarxa espacial. En aquesta estructura, els enllaços covalents entre àtoms són molt direccionals i tenen una gran energia d'enllaç, la qual cosa fa que el silici mostri una gran duresa quan resisteix les forces externes per canviar la seva forma. Per exemple, es necessita una gran força externa per destruir la forta connexió d'enllaç covalent entre els àtoms.
No obstant això, és precisament a causa de les característiques estructurals regulars i relativament rígides del seu cristall atòmic que quan està sotmès a una força d'impacte gran o una força externa desigual, la xarxa interiorsiliciés difícil d'amortir i dispersar la força externa mitjançant la deformació local, però farà que els enllaços covalents es trenquin al llarg d'alguns plans de cristall febles o direccions de cristall, cosa que farà que tota l'estructura de cristall es trenqui i mostri característiques trencadisses. A diferència d'estructures com els cristalls metàl·lics, hi ha enllaços iònics entre àtoms metàl·lics que poden lliscar relativament, i poden confiar en el lliscament entre capes atòmiques per adaptar-se a forces externes, mostrant una bona ductilitat i no fàcil de trencar fràgils.
Siliciels àtoms estan connectats per enllaços covalents. L'essència dels enllaços covalents és la forta interacció formada pels parells d'electrons compartits entre àtoms. Tot i que aquesta unió pot garantir l'estabilitat i la duresa de lacristall de siliciestructura, és difícil que l'enllaç covalent es recuperi un cop es trenca. Quan la força aplicada pel món exterior supera el límit que pot suportar l'enllaç covalent, l'enllaç es trencarà i perquè no hi ha factors com ara el moviment lliure d'electrons com en els metalls per ajudar a reparar la ruptura, restablir la connexió o confiar en la deslocalització dels electrons per dispersar l'estrès, és fàcil de trencar i no pot mantenir la integritat general mitjançant els seus propis ajustaments interns, fent que el silici sigui molt trencadís.
En aplicacions pràctiques, els materials de silici sovint són difícils de ser absolutament purs i contenen determinades impureses i defectes de gelosia. La incorporació d'àtoms d'impureses pot alterar l'estructura de la xarxa de silici originalment regular, provocant canvis en la força de l'enllaç químic local i el mode d'enllaç entre els àtoms, donant lloc a zones febles de l'estructura. Els defectes de la gelosia (com ara les vacants i les dislocacions) també es convertiran en llocs on es concentra l'estrès.
Quan actuen forces externes, aquests punts febles i punts de concentració d'estrès tenen més probabilitats de provocar la ruptura dels enllaços covalents, fent que el material de silici comenci a trencar-se d'aquests llocs, agreujant la seva fragilitat. Fins i tot si originalment es basava en els enllaços covalents entre àtoms per construir una estructura amb una duresa més alta, és difícil evitar una fractura fràgil sota l'impacte de forces externes.
Hora de publicació: 10-12-2024