Křemíkje atomový krystal, jehož atomy jsou vzájemně propojeny kovalentními vazbami a tvoří prostorovou síťovou strukturu. V této struktuře jsou kovalentní vazby mezi atomy velmi směrové a mají vysokou energii vazby, což způsobuje, že křemík vykazuje vysokou tvrdost při odolávání vnějším silám, které mění jeho tvar. Například k rozbití silné kovalentní vazby mezi atomy je zapotřebí velké vnější síly.
Avšak právě kvůli pravidelným a relativně tuhým strukturním charakteristikám jeho atomového krystalu se při působení velké nárazové síly nebo nerovnoměrné vnější síly mřížka uvnitř...křemíkJe obtížné tlumit a rozptýlit vnější sílu lokální deformací, ale způsobí to přerušení kovalentních vazeb podél některých slabých krystalových rovin nebo směrů krystalu, což způsobí rozbití celé krystalové struktury a její křehkost. Na rozdíl od struktur, jako jsou kovové krystaly, existují iontové vazby mezi atomy kovu, které se mohou relativně posouvat, a mohou se spoléhat na klouzání mezi atomovými vrstvami, aby se přizpůsobily vnějším silám, vykazují dobrou tažnost a nejsou snadno křehké.
KřemíkAtomy jsou spojeny kovalentními vazbami. Podstatou kovalentních vazeb je silná interakce vytvořená sdílenými elektronovými páry mezi atomy. Ačkoli tato vazba může zajistit stabilitu a tvrdostkřemíkový krystalV takové struktuře je pro kovalentní vazbu obtížné se po jejím přerušení obnovit. Když síla působící vnějším světem překročí limit, který kovalentní vazba odolá, vazba se přeruší. Protože neexistují žádné faktory, jako je volný pohyb elektronů jako v kovech, které by pomohly opravit přerušení, obnovit spojení nebo se spoléhat na delokalizaci elektronů k rozptýlení napětí, vazba snadno praská a nedokáže si udržet celkovou integritu prostřednictvím vlastních vnitřních úprav, což způsobuje, že křemík je velmi křehký.
V praktických aplikacích je často obtížné dosáhnout absolutní čistoty křemíkových materiálů a mohou obsahovat určité nečistoty a mřížkové defekty. Začlenění atomů nečistot může narušit původně pravidelnou mřížkovou strukturu křemíku, což způsobí změny v lokální chemické síle vazeb a způsobu vazby mezi atomy, což má za následek slabé oblasti ve struktuře. Mřížkové defekty (jako jsou vakanční místa a dislokace) se také stanou místy, kde se koncentruje napětí.
Když působí vnější síly, tato slabá místa a body koncentrace napětí s větší pravděpodobností způsobí přerušení kovalentních vazeb, což způsobí, že se křemíkový materiál začne v těchto místech lámat, což zhoršuje jeho křehkost. I když se původně spoléhal na kovalentní vazby mezi atomy pro vytvoření struktury s vyšší tvrdostí, je obtížné se vyhnout křehkému lomu pod vlivem vnějších sil.
Čas zveřejnění: 10. prosince 2024