Křemíkje atomový krystal, jehož atomy jsou navzájem spojeny kovalentními vazbami, tvořícími prostorovou síťovou strukturu. V této struktuře jsou kovalentní vazby mezi atomy velmi směrové a mají vysokou vazebnou energii, díky čemuž křemík vykazuje vysokou tvrdost, když odolává vnějším silám při změně svého tvaru. Například ke zničení silného kovalentního vazebného spojení mezi atomy je zapotřebí velká vnější síla.
Avšak právě kvůli pravidelným a relativně tuhým strukturálním charakteristikám jeho atomového krystalu, když je vystaven velké nárazové síle nebo nerovnoměrné vnější síle, mřížka uvnitřkřemíkje obtížné tlumit a rozptýlit vnější sílu prostřednictvím místní deformace, ale způsobí, že se kovalentní vazby rozbijí podél některých slabých krystalových rovin nebo krystalových směrů, což způsobí rozbití celé krystalové struktury a vykazování křehkých vlastností. Na rozdíl od struktur, jako jsou kovové krystaly, existují iontové vazby mezi atomy kovu, které mohou relativně klouzat, a mohou se spoléhat na to, že se klouzání mezi atomovými vrstvami přizpůsobí vnějším silám, vykazují dobrou tažnost a není snadné je zlomit.
Křemíkatomy jsou spojeny kovalentními vazbami. Podstatou kovalentních vazeb je silná interakce tvořená sdílenými elektronovými páry mezi atomy. I když tato vazba může zajistit stabilitu a tvrdostkřemíkový krystalJe obtížné obnovit kovalentní vazbu, jakmile je přerušena. Když síla vyvíjená vnějším světem překročí mez, kterou kovalentní vazba vydrží, vazba se přeruší, a protože neexistují žádné faktory, jako jsou volně se pohybující elektrony jako v kovech, které by pomohly přerušení opravit, znovu navázat spojení nebo spoléhají na delokalizaci elektronů k rozptýlení napětí, snadno praská a nemůže udržet celkovou integritu prostřednictvím vlastních vnitřních úprav, což způsobuje, že křemík je velmi křehký.
V praktických aplikacích je často obtížné dosáhnout absolutní čistoty křemíkových materiálů a budou obsahovat určité nečistoty a defekty mřížky. Začlenění atomů nečistot může narušit původně pravidelnou strukturu křemíkové mřížky, což způsobí změny v místní síle chemické vazby a způsobu vazby mezi atomy, což má za následek slabé oblasti ve struktuře. Místem, kde se koncentruje napětí, se stanou i mřížkové defekty (jako vakance a dislokace).
Když působí vnější síly, tato slabá místa a body koncentrace napětí pravděpodobněji způsobí rozbití kovalentních vazeb, což způsobí, že se křemíkový materiál začne z těchto míst lámat, což zhoršuje jeho křehkost. I když se původně spoléhalo na kovalentní vazby mezi atomy při budování struktury s vyšší tvrdostí, je obtížné se vyhnout křehkému lomu pod vlivem vnějších sil.
Čas odeslání: 10. prosince 2024