kremíkje atómový kryštál, ktorého atómy sú navzájom spojené kovalentnými väzbami, čím vzniká priestorová sieťová štruktúra. V tejto štruktúre sú kovalentné väzby medzi atómami veľmi smerové a majú vysokú energiu väzby, vďaka čomu kremík vykazuje vysokú tvrdosť, keď odoláva vonkajším silám pri zmene svojho tvaru. Napríklad na zničenie silného kovalentného väzbového spojenia medzi atómami je potrebná veľká vonkajšia sila.
Avšak práve kvôli pravidelným a relatívne tuhým štruktúrnym charakteristikám jeho atómového kryštálu, keď je vystavený veľkej nárazovej sile alebo nerovnomernej vonkajšej sile, mriežka vo vnútrikremíkaje ťažké tlmiť a rozptýliť vonkajšiu silu lokálnou deformáciou, ale spôsobí prerušenie kovalentných väzieb pozdĺž niektorých slabých kryštálových rovín alebo kryštálových smerov, čo spôsobí rozbitie celej kryštálovej štruktúry a prejavenie krehkých charakteristík. Na rozdiel od štruktúr, ako sú kovové kryštály, existujú iónové väzby medzi atómami kovu, ktoré sa môžu relatívne kĺzať a môžu sa spoliehať na to, že kĺzanie medzi atómovými vrstvami sa prispôsobuje vonkajším silám, pričom vykazuje dobrú ťažnosť a nie je ľahké ich zlomiť.
kremíkatómy sú spojené kovalentnými väzbami. Podstatou kovalentných väzieb je silná interakcia tvorená zdieľanými elektrónovými pármi medzi atómami. Aj keď táto väzba môže zabezpečiť stabilitu a tvrdosťkremíkový kryštálPo prerušení kovalentnej väzby je ťažké obnoviť jej štruktúru. Keď sila pôsobiaca vonkajším svetom prekročí hranicu, ktorú kovalentná väzba vydrží, väzba sa pretrhne, a pretože neexistujú žiadne faktory, ako sú voľne sa pohybujúce elektróny ako v kovoch, ktoré by pomohli opraviť prerušenie, znovu nadviazať spojenie alebo spoliehajú sa na delokalizáciu elektrónov na rozptýlenie napätia, ľahko praská a nedokáže udržať celkovú integritu prostredníctvom vlastných vnútorných úprav, čo spôsobuje, že kremík je veľmi krehký.
V praktických aplikáciách je často ťažké získať absolútne čisté kremíkové materiály a budú obsahovať určité nečistoty a mriežkové defekty. Začlenenie atómov nečistôt môže narušiť pôvodne pravidelnú štruktúru kremíkovej mriežky, čo spôsobí zmeny v sile lokálnej chemickej väzby a spôsobe väzby medzi atómami, čo vedie k slabým oblastiam v štruktúre. Defekty mriežky (ako sú vačky a dislokácie) sa tiež stanú miestami, kde sa koncentruje stres.
Keď pôsobia vonkajšie sily, tieto slabé miesta a body koncentrácie napätia s väčšou pravdepodobnosťou spôsobia prerušenie kovalentných väzieb, čo spôsobí, že sa kremíkový materiál začne z týchto miest lámať, čím sa zhoršuje jeho krehkosť. Aj keď sa pôvodne spoliehalo na kovalentné väzby medzi atómami na vytvorenie štruktúry s vyššou tvrdosťou, je ťažké vyhnúť sa krehkému lomu pod vplyvom vonkajších síl.
Čas odoslania: 10. decembra 2024