Silikonadalah kristal atom, yang atom-atomnya dihubungkan satu sama lain melalui ikatan kovalen, membentuk struktur jaringan spasial. Pada struktur ini, ikatan kovalen antar atom sangat terarah dan memiliki energi ikatan yang tinggi, sehingga silikon menunjukkan kekerasan yang tinggi ketika menahan gaya luar untuk mengubah bentuknya. Misalnya, dibutuhkan gaya luar yang besar untuk menghancurkan ikatan ikatan kovalen yang kuat antar atom.
Namun, justru karena karakteristik struktur kristal atomnya yang teratur dan relatif kaku sehingga ketika terkena gaya tumbukan yang besar atau gaya eksternal yang tidak merata, kisi-kisi di dalamnyasilikonsulit untuk menyangga dan membubarkan gaya eksternal melalui deformasi lokal, tetapi akan menyebabkan ikatan kovalen putus di sepanjang bidang kristal lemah atau arah kristal, yang akan menyebabkan seluruh struktur kristal pecah dan menunjukkan karakteristik rapuh. Berbeda dengan struktur seperti kristal logam, terdapat ikatan ionik antar atom logam yang relatif dapat meluncur, dan dapat mengandalkan geseran antar lapisan atom untuk beradaptasi dengan gaya luar, menunjukkan keuletan yang baik dan tidak mudah patah.
Silikonatom dihubungkan melalui ikatan kovalen. Inti dari ikatan kovalen adalah interaksi kuat yang dibentuk oleh penggunaan bersama pasangan elektron antar atom. Meskipun ikatan ini dapat menjamin stabilitas dan kekerasankristal silikonstruktur, sulit bagi ikatan kovalen untuk pulih setelah putus. Ketika gaya yang diterapkan oleh dunia luar melebihi batas yang dapat ditahan oleh ikatan kovalen, ikatan tersebut akan putus, dan karena tidak ada faktor seperti elektron yang bergerak bebas seperti pada logam untuk membantu memperbaiki putusnya, membangun kembali sambungan, atau mengandalkan delokalisasi elektron untuk membubarkan tekanan, silikon mudah retak dan tidak dapat mempertahankan integritas keseluruhan melalui penyesuaian internalnya sendiri, menyebabkan silikon menjadi sangat rapuh.
Dalam penerapan praktisnya, bahan silikon seringkali sulit untuk menjadi benar-benar murni, dan akan mengandung kotoran tertentu dan cacat kisi. Penggabungan atom pengotor dapat mengganggu struktur kisi silikon biasa, menyebabkan perubahan kekuatan ikatan kimia lokal dan mode ikatan antar atom, yang mengakibatkan area lemah pada struktur. Cacat kisi (seperti kekosongan dan dislokasi) juga akan menjadi tempat terkonsentrasinya stres.
Ketika gaya eksternal bekerja, titik lemah dan titik konsentrasi tegangan ini lebih mungkin menyebabkan putusnya ikatan kovalen, menyebabkan bahan silikon mulai terlepas dari tempat tersebut, sehingga memperburuk kerapuhannya. Meskipun awalnya mengandalkan ikatan kovalen antar atom untuk membangun struktur dengan kekerasan yang lebih tinggi, sulit untuk menghindari patah getas akibat pengaruh gaya eksternal.
Waktu posting: 10 Des-2024