Piion atomikide, jonka atomit ovat liittyneet toisiinsa kovalenttisilla sidoksilla muodostaen spatiaalisen verkkorakenteen. Tässä rakenteessa atomien väliset kovalenttiset sidokset ovat hyvin suunnattuja ja niillä on korkea sidosenergia, mikä saa piin osoittamaan suurta kovuutta vastustaessaan ulkoisia voimia muuttaakseen muotoaan. Esimerkiksi atomien välisen vahvan kovalenttisen sidosyhteyden tuhoamiseen tarvitaan suuri ulkoinen voima.
Kuitenkin juuri sen atomikiteen säännöllisten ja suhteellisen jäykkien rakenteellisten ominaisuuksien vuoksi, kun siihen kohdistuu suuri iskuvoima tai epätasainen ulkoinen voima, hila sisälläpiitäon vaikea puskuroida ja hajottaa ulkoista voimaa paikallisen muodonmuutoksen kautta, mutta se saa kovalenttiset sidokset katkeamaan joitain heikkoja kidetasoja tai kidesuuntia pitkin, mikä aiheuttaa koko kiderakenteen rikkoutumisen ja näyttää hauraita ominaisuuksia. Toisin kuin metallikiteiden kaltaiset rakenteet, metalliatomien välillä on ionisidoksia, jotka voivat liukua suhteellisesti, ja ne voivat luottaa atomikerrosten väliseen liukumiseen sopeutuakseen ulkoisiin voimiin, mikä osoittaa hyvää sitkeyttä ja ei ole helppo murtaa hauraita.
Piiatomit on yhdistetty kovalenttisilla sidoksilla. Kovalenttisten sidosten ydin on voimakas vuorovaikutus, jonka muodostavat atomien väliset yhteiset elektroniparit. Vaikka tämä side voi varmistaa vakauden ja kovuudenpiikiderakenne, kovalenttisen sidoksen on vaikea palautua, kun se on katkennut. Kun ulkomaailman kohdistama voima ylittää kovalenttisen sidoksen kestämisrajan, sidos katkeaa, ja koska ei ole olemassa tekijöitä, kuten metallien kaltaiset vapaasti liikkuvat elektronit, jotka auttaisivat korjaamaan katkeamista, palauttamaan yhteyttä tai luottaa elektronien siirtämiseen jännityksen hajottamiseksi, se on helppo murtaa eikä se voi ylläpitää yleistä eheyttä omilla sisäisillä säätöillään, mikä aiheuttaa piin olevan erittäin hauras.
Käytännön sovelluksissa piimateriaaleja on usein vaikea olla täysin puhtaita, ja ne sisältävät tiettyjä epäpuhtauksia ja hilavirheitä. Epäpuhtausatomien liittyminen voi häiritä alun perin säännöllistä piihilarakennetta, mikä aiheuttaa muutoksia paikallisessa kemiallisessa sidoslujuudessa ja atomien välisessä sidosmuodossa, mikä johtaa heikkoihin kohtiin rakenteessa. Myös ristikkovirheistä (kuten tyhjiä työpaikkoja ja sijoiltaan siirtymistä) tulee stressin keskittymispaikkoja.
Kun ulkoiset voimat vaikuttavat, nämä heikot kohdat ja jännityksen keskittymispisteet aiheuttavat todennäköisemmin kovalenttisten sidosten katkeamista, jolloin piimateriaali alkaa rikkoutua näistä kohdista, mikä pahentaa sen haurautta. Vaikka se luotti alun perin atomien välisiin kovalenttisiin sidoksiin rakentaakseen kovemman rakenteen, on vaikea välttää haurautta ulkoisten voimien vaikutuksesta.
Postitusaika: 10.12.2024