Għaliex is-silikon huwa daqshekk iebes iżda daqshekk fraġli?

Silikonhuwa kristall atomiku, li l-atomi tiegħu huma konnessi ma 'xulxin permezz ta' bonds kovalenti, li jiffurmaw struttura ta 'netwerk spazjali. F'din l-istruttura, ir-rabtiet kovalenti bejn l-atomi huma direzzjonali ħafna u għandhom enerġija ta 'bonds għolja, li tagħmel is-silikon juri ebusija għolja meta jirreżisti forzi esterni biex ibiddel il-forma tiegħu. Pereżempju, jeħtieġ forza esterna kbira biex teqred il-konnessjoni qawwija ta 'rabta kovalenti bejn l-atomi.

Madankollu, huwa preċiżament minħabba l-karatteristiċi strutturali regolari u relattivament riġidi tal-kristall atomiku tiegħu li meta jkun suġġett għal forza ta 'impatt kbir jew forza esterna irregolari, il-kannizzata ġewwasilikonhuwa diffiċli li tbaffer u tferrex il-forza esterna permezz ta 'deformazzjoni lokali, iżda tikkawża li l-bonds kovalenti jinkisru tul xi pjani tal-kristall dgħajfa jew direzzjonijiet tal-kristall, li jikkawżaw li l-istruttura tal-kristall kollha tinkiser u turi karatteristiċi fraġli. B'differenza minn strutturi bħal kristalli tal-metall, hemm rabtiet joniċi bejn l-atomi tal-metall li jistgħu jiżżerżqu relattivament, u jistgħu jiddependu fuq iż-żerżieq bejn saffi atomiċi biex jadattaw għal forzi esterni, li juru duttilità tajba u mhux faċli biex tkisser fraġli.

Silikonatomi huma konnessi b'rabtiet kovalenti. L-essenza ta 'bonds kovalenti hija l-interazzjoni qawwija ffurmata mill-pari ta' elettroni maqsuma bejn l-atomi. Għalkemm din ir-rabta tista 'tiżgura l-istabbiltà u l-ebusija tal-kristall tas-silikonstruttura, huwa diffiċli li l-bond kovalenti jirkupra ladarba jinkiser. Meta l-forza applikata mid-dinja ta 'barra taqbeż il-limitu li r-rabta kovalenti tista' tiflaħ, ir-rabta tinkiser, u minħabba li m'hemm l-ebda fatturi bħal elettroni li jiċċaqilqu liberament bħal fil-metalli biex jgħinu fit-tiswija tal-waqfa, jerġgħu jistabbilixxu l-konnessjoni, jew tiddependi fuq id-delokalizzazzjoni tal-elettroni biex tferrex l-istress, huwa faċli li tinqasam u ma tistax iżżomm l-integrità ġenerali permezz tal-aġġustamenti interni tagħha stess, u tikkawża li s-silikon ikun fraġli ħafna.

F'applikazzjonijiet prattiċi, materjali tas-silikon ħafna drabi huma diffiċli biex ikunu assolutament puri, u se jkun fihom ċerti impuritajiet u difetti tal-kannizzata. L-inkorporazzjoni ta 'atomi ta' impurità tista 'tfixkel l-istruttura tal-kannizzata tas-silikon oriġinarjament regolari, u tikkawża bidliet fis-saħħa tal-irbit kimiku lokali u l-mod ta' rbit bejn l-atomi, li jirriżultaw f'żoni dgħajfa fl-istruttura. Id-difetti tal-kannizzata (bħal postijiet vakanti u dislokazzjonijiet) se jsiru wkoll postijiet fejn l-istress huwa kkonċentrat.

Meta l-forzi esterni jaġixxu, dawn il-punti dgħajfa u l-punti ta 'konċentrazzjoni ta' stress huma aktar probabbli li jikkawżaw it-tkissir ta 'bonds kovalenti, u jikkawżaw li l-materjal tas-silikon jibda jinkiser minn dawn il-postijiet, u jaggrava l-fraġilità tiegħu. Anke jekk oriġinarjament bbażat ruħha fuq ir-rabtiet kovalenti bejn l-atomi biex tibni struttura b'ebusija ogħla, huwa diffiċli li tiġi evitata ksur fraġli taħt l-impatt ta 'forzi esterni.