Siliciueste un cristal atomic, ai cărui atomi sunt legați între ei prin legături covalente, formând o structură de rețea spațială. În această structură, legăturile covalente dintre atomi sunt foarte direcționale și au o energie mare de legătură, ceea ce face ca siliciul să prezinte o duritate ridicată atunci când rezistă forțelor externe de a-și schimba forma. De exemplu, este nevoie de o forță externă mare pentru a distruge legătura covalentă puternică dintre atomi.
Cu toate acestea, tocmai datorită caracteristicilor structurale regulate și relativ rigide ale cristalului său atomic, atunci când este supus unei forțe mari de impact sau unei forțe externe inegale, rețeaua din interiorsiliciueste dificil de tamponat și de dispersat forța externă prin deformare locală, dar va determina ruperea legăturilor covalente de-a lungul unor planuri cristaline slabe sau direcții cristaline, ceea ce va face ca întreaga structură de cristal să se rupă și să prezinte caracteristici fragile. Spre deosebire de structuri precum cristalele metalice, există legături ionice între atomii de metal care pot aluneca relativ și se pot baza pe alunecarea dintre straturile atomice pentru a se adapta la forțele externe, prezentând o ductilitate bună și nu se rupe ușor fragil.
Siliciuatomii sunt legați prin legături covalente. Esența legăturilor covalente este interacțiunea puternică formată de perechile de electroni partajate între atomi. Deși această legătură poate asigura stabilitatea și duritateacristal de siliciustructură, este dificil ca legătura covalentă să se refacă odată ce este ruptă. Atunci când forța aplicată de lumea exterioară depășește limita pe care o poate rezista legătura covalentă, legătura se va rupe și pentru că nu există factori precum electroni care se mișcă liber ca în metale care să ajute la repararea rupturii, la restabilirea conexiunii sau se bazează pe delocalizarea electronilor pentru a dispersa stresul, este ușor de spart și nu poate menține integritatea generală prin propriile ajustări interne, ceea ce face ca siliciul să fie foarte fragil.
În aplicațiile practice, materialele de siliciu sunt adesea dificil să fie absolut pure și vor conține anumite impurități și defecte ale rețelei. Încorporarea atomilor de impurități poate perturba structura rețelei de siliciu obișnuită inițial, provocând modificări ale rezistenței legăturii chimice locale și ale modului de legătură între atomi, rezultând zone slabe în structură. Defectele rețelei (cum ar fi locurile libere și dislocațiile) vor deveni, de asemenea, locuri în care este concentrat stresul.
Când acționează forțele externe, aceste puncte slabe și puncte de concentrare a tensiunii sunt mai probabil să provoace ruperea legăturilor covalente, determinând ca materialul de siliciu să înceapă să se rupă din aceste locuri, exacerbandu-și fragilitatea. Chiar dacă inițial s-a bazat pe legăturile covalente dintre atomi pentru a construi o structură cu o duritate mai mare, este dificil de evitat fractura fragilă sub impactul forțelor externe.
Ora postării: 10-12-2024