Silicijje atomski kristal, čiji su atomi međusobno povezani kovalentnim vezama, tvoreći prostornu mrežnu strukturu. U ovoj su strukturi kovalentne veze između atoma vrlo usmjerene i imaju visoku energiju veze, zbog čega silicij pokazuje veliku tvrdoću kada se opire vanjskim silama da promijene svoj oblik. Na primjer, potrebna je velika vanjska sila da uništi jaku vezu kovalentne veze između atoma.
Međutim, upravo zbog pravilnih i relativno krutih strukturnih karakteristika njegovog atomskog kristala kada je podvrgnut velikoj udarnoj sili ili neravnomjernoj vanjskoj sili, rešetka unutarsilicijteško je prigušiti i raspršiti vanjsku silu kroz lokalnu deformaciju, ali će uzrokovati kidanje kovalentnih veza duž nekih slabih kristalnih ravnina ili kristalnih pravaca, što će uzrokovati lomljenje cijele kristalne strukture i pokazati krhke karakteristike. Za razliku od struktura kao što su metalni kristali, postoje ionske veze između metalnih atoma koje mogu relativno kliziti, a mogu se osloniti na klizanje između atomskih slojeva da bi se prilagodile vanjskim silama, pokazujući dobru rastezljivost i nije ih lako slomiti.
Silicijatomi su povezani kovalentnim vezama. Bit kovalentnih veza je jaka interakcija koju tvore zajednički elektronski parovi između atoma. Iako ova veza može osigurati stabilnost i tvrdoćukristal silicijastrukturi, kovalentna veza se teško oporavi nakon što je prekinuta. Kada sila koju primjenjuje vanjski svijet prijeđe granicu koju kovalentna veza može izdržati, veza će se prekinuti, a budući da nema čimbenika poput slobodnog kretanja elektrona kao u metalima koji bi pomogli popraviti prekid, ponovno uspostaviti vezu ili oslanjajući se na delokalizaciju elektrona za disperziju naprezanja, lako je puknuti i ne može održati cjelokupni integritet vlastitim unutarnjim prilagodbama, uzrokujući da je silicij vrlo krt.
U praktičnim primjenama, silicijske materijale često je teško biti apsolutno čisti i sadržavat će određene nečistoće i defekte rešetke. Ugradnja atoma nečistoća može poremetiti izvorno pravilnu strukturu rešetke silicija, uzrokujući promjene u lokalnoj čvrstoći kemijske veze i načinu povezivanja između atoma, što rezultira slabim područjima u strukturi. Defekti rešetke (kao što su prazna mjesta i dislokacije) također će postati mjesta gdje je koncentriran stres.
Kada djeluju vanjske sile, veća je vjerojatnost da će te slabe točke i točke koncentracije naprezanja uzrokovati kidanje kovalentnih veza, uzrokujući da se silikonski materijal počne lomiti na tim mjestima, pogoršavajući njegovu lomljivost. Čak i ako se izvorno oslanjao na kovalentne veze između atoma za izgradnju strukture s većom tvrdoćom, teško je izbjeći krti lom pod utjecajem vanjskih sila.
Vrijeme objave: 10. prosinca 2024