Силицийе атомен кристал, чиито атоми са свързани помежду си чрез ковалентни връзки, образувайки пространствена мрежова структура. В тази структура ковалентните връзки между атомите са много насочени и имат висока енергия на връзката, което прави силиция да показва висока твърдост, когато се съпротивлява на външни сили, които променят формата му. Например, необходима е голяма външна сила, за да се разруши силната ковалентна връзка между атомите.
Въпреки това, именно поради правилните и относително твърди структурни характеристики на атомния му кристал, когато е подложен на голяма ударна сила или неравномерна външна сила, решетката вътресилицийТрудно е да се буферира и разсее външната сила чрез локална деформация, но това ще доведе до разкъсване на ковалентните връзки по някои слаби кристални равнини или кристални посоки, което ще доведе до разкъсване на цялата кристална структура и показване на крехки характеристики. За разлика от структури като металните кристали, има йонни връзки между металните атоми, които могат да се плъзгат относително и могат да разчитат на плъзгането между атомните слоеве, за да се адаптират към външни сили, показвайки добра пластичност и не е лесно да се разчупят.
СилицийАтомите са свързани чрез ковалентни връзки. Същността на ковалентните връзки е силното взаимодействие, образувано от споделените електронни двойки между атомите. Въпреки че тази връзка може да осигури стабилността и твърдостта насилициев кристалПри такава структура е трудно за ковалентната връзка да се възстанови, след като бъде разкъсана. Когато силата, приложена от външния свят, надвиши границата, която ковалентната връзка може да издържи, тя ще се разкъса и тъй като няма фактори като свободно движещи се електрони, както в металите, които да помогнат за поправяне на разкъсването, възстановяване на връзката или разчитане на делокализацията на електроните за разсейване на напрежението, тя лесно се напуква и не може да поддържа цялостната си цялост чрез собствените си вътрешни корекции, което прави силиция много крехък.
В практически приложения, силициевите материали често е трудно да бъдат абсолютно чисти и ще съдържат определени примеси и дефекти в решетката. Включването на примесни атоми може да наруши първоначално правилната структура на решетката на силиция, причинявайки промени в локалната химическа сила на връзката и начина на свързване между атомите, което води до слаби области в структурата. Дефектите в решетката (като ваканции и дислокации) също ще се превърнат в места, където е концентрирано напрежението.
Когато действат външни сили, тези слаби места и точки на концентрация на напрежение е по-вероятно да причинят разкъсване на ковалентни връзки, което води до разкъсване на силициевия материал от тези места, изостряйки неговата крехкост. Дори ако първоначално е разчитал на ковалентните връзки между атомите, за да изгради структура с по-висока твърдост, е трудно да се избегне крехко разрушаване под въздействието на външни сили.
Време на публикуване: 10 декември 2024 г.