Siliciés un cristall atòmic, els àtoms del qual estan connectats entre si per enllaços covalents, formant una estructura de xarxa espacial. En aquesta estructura, els enllaços covalents entre els àtoms són molt direccionals i tenen una energia d'enllaç elevada, cosa que fa que el silici mostri una gran duresa quan resisteix forces externes per canviar la seva forma. Per exemple, cal una gran força externa per destruir la forta connexió d'enllaç covalent entre els àtoms.
Tanmateix, és precisament a causa de les característiques estructurals regulars i relativament rígides del seu cristall atòmic que, quan se sotmet a una gran força d'impacte o a una força externa desigual, la xarxa interiorsiliciés difícil d'amortir i dispersar la força externa mitjançant la deformació local, però farà que els enllaços covalents es trenquin al llarg d'alguns plans o direccions cristal·lines febles, cosa que farà que tota l'estructura cristal·lina es trenqui i mostri característiques fràgils. A diferència d'estructures com els cristalls metàl·lics, hi ha enllaços iònics entre els àtoms metàl·lics que poden lliscar relativament, i poden confiar en el lliscament entre les capes atòmiques per adaptar-se a forces externes, mostrant bona ductilitat i no és fàcil trencar-se fràgilment.
SiliciEls àtoms estan connectats per enllaços covalents. L'essència dels enllaços covalents és la forta interacció formada pels parells d'electrons compartits entre els àtoms. Tot i que aquest enllaç pot garantir l'estabilitat i la duresa delcristall de siliciestructura, és difícil que l'enllaç covalent es recuperi un cop trencat. Quan la força aplicada pel món exterior supera el límit que l'enllaç covalent pot suportar, l'enllaç es trencarà i, com que no hi ha factors com ara electrons en moviment lliure com en els metalls per ajudar a reparar la ruptura, restablir la connexió o confiar en la deslocalització dels electrons per dispersar la tensió, és fàcil que s'esquerdi i no pot mantenir la integritat general mitjançant els seus propis ajustaments interns, cosa que fa que el silici sigui molt fràgil.
En aplicacions pràctiques, els materials de silici sovint són difícils de ser absolutament purs i contenen certes impureses i defectes de xarxa. La incorporació d'àtoms d'impureses pot alterar l'estructura de xarxa de silici originalment regular, causant canvis en la força d'enllaç químic local i el mode d'enllaç entre els àtoms, donant lloc a zones febles a l'estructura. Els defectes de xarxa (com ara vacants i dislocacions) també es convertiran en llocs on es concentra la tensió.
Quan actuen forces externes, aquests punts febles i punts de concentració d'estrès tenen més probabilitats de provocar la ruptura dels enllaços covalents, fent que el material de silici comenci a trencar-se des d'aquests llocs, exacerbant la seva fragilitat. Fins i tot si originalment es basava en els enllaços covalents entre àtoms per construir una estructura amb una duresa més alta, és difícil evitar la fractura fràgil sota l'impacte de forces externes.
Data de publicació: 10 de desembre de 2024