Πυρίτιοείναι ένας ατομικός κρύσταλλος, του οποίου τα άτομα συνδέονται μεταξύ τους με ομοιοπολικούς δεσμούς, σχηματίζοντας μια χωρική δομή δικτύου. Σε αυτή τη δομή, οι ομοιοπολικοί δεσμοί μεταξύ των ατόμων είναι πολύ κατευθυντικοί και έχουν υψηλή ενέργεια δεσμού, γεγονός που κάνει το πυρίτιο να εμφανίζει υψηλή σκληρότητα όταν αντιστέκεται σε εξωτερικές δυνάμεις για να αλλάξει το σχήμα του. Για παράδειγμα, χρειάζεται μια μεγάλη εξωτερική δύναμη για να καταστραφεί η ισχυρή ομοιοπολική σύνδεση μεταξύ των ατόμων.
Ωστόσο, ακριβώς λόγω των κανονικών και σχετικά άκαμπτων δομικών χαρακτηριστικών του ατομικού κρυστάλλου του, όταν υποβάλλεται σε μεγάλη δύναμη κρούσης ή ανομοιόμορφη εξωτερική δύναμη, το πλέγμα στο εσωτερικό τουπυρίτιοΕίναι δύσκολο να απομονωθεί και να διασκορπιστεί η εξωτερική δύναμη μέσω τοπικής παραμόρφωσης, αλλά θα προκαλέσει τη θραύση των ομοιοπολικών δεσμών κατά μήκος ορισμένων ασθενών κρυσταλλικών επιπέδων ή κατευθύνσεων κρυστάλλου, γεγονός που θα προκαλέσει τη θραύση ολόκληρης της κρυσταλλικής δομής και την εμφάνιση χαρακτηριστικών ευθραυστότητας. Σε αντίθεση με δομές όπως οι μεταλλικοί κρύσταλλοι, υπάρχουν ιοντικοί δεσμοί μεταξύ μεταλλικών ατόμων που μπορούν να ολισθαίνουν σχετικά και μπορούν να βασίζονται στην ολίσθηση μεταξύ των ατομικών στρωμάτων για να προσαρμοστούν στις εξωτερικές δυνάμεις, δείχνοντας καλή ολκιμότητα και δεν είναι εύκολο να σπάσουν ως εύθραυστα.
Πυρίτιοτα άτομα συνδέονται με ομοιοπολικούς δεσμούς. Η ουσία των ομοιοπολικών δεσμών είναι η ισχυρή αλληλεπίδραση που σχηματίζεται από τα κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων μεταξύ των ατόμων. Αν και αυτός ο δεσμός μπορεί να διασφαλίσει τη σταθερότητα και τη σκληρότητα τουκρύσταλλο πυριτίουΛόγω της δομής του, είναι δύσκολο για τον ομοιοπολικό δεσμό να ανακάμψει μόλις σπάσει. Όταν η δύναμη που ασκείται από τον εξωτερικό κόσμο υπερβαίνει το όριο που μπορεί να αντέξει ο ομοιοπολικός δεσμός, ο δεσμός θα σπάσει και, επειδή δεν υπάρχουν παράγοντες όπως τα ελεύθερα κινούμενα ηλεκτρόνια όπως στα μέταλλα για να βοηθήσουν στην επιδιόρθωση του σπασίματος, στην επαναφορά της σύνδεσης ή στην απεγκατάσταση ηλεκτρονίων για τη διασπορά της τάσης, είναι εύκολο να σπάσει και δεν μπορεί να διατηρήσει τη συνολική ακεραιότητα μέσω των δικών του εσωτερικών προσαρμογών, με αποτέλεσμα το πυρίτιο να είναι πολύ εύθραυστο.
Σε πρακτικές εφαρμογές, τα υλικά πυριτίου είναι συχνά δύσκολο να είναι απόλυτα καθαρά και θα περιέχουν ορισμένες ακαθαρσίες και ελαττώματα πλέγματος. Η ενσωμάτωση ατόμων ακαθαρσιών μπορεί να διαταράξει την αρχικά κανονική δομή πλέγματος πυριτίου, προκαλώντας αλλαγές στην τοπική ισχύ χημικού δεσμού και στον τρόπο σύνδεσης μεταξύ των ατόμων, με αποτέλεσμα ασθενείς περιοχές στη δομή. Τα ελαττώματα πλέγματος (όπως κενά και εξαρθρώσεις) θα γίνουν επίσης σημεία όπου συγκεντρώνεται η τάση.
Όταν δρουν εξωτερικές δυνάμεις, αυτά τα αδύνατα σημεία και τα σημεία συγκέντρωσης τάσεων είναι πιο πιθανό να προκαλέσουν τη θραύση των ομοιοπολικών δεσμών, προκαλώντας το υλικό πυριτίου να αρχίσει να σπάει από αυτά τα σημεία, επιδεινώνοντας την ευθραυστότητά του. Ακόμα κι αν αρχικά βασιζόταν στους ομοιοπολικούς δεσμούς μεταξύ των ατόμων για να χτίσει μια δομή με υψηλότερη σκληρότητα, είναι δύσκολο να αποφευχθεί η ψαθυρή θραύση υπό την επίδραση εξωτερικών δυνάμεων.
Ώρα δημοσίευσης: 10 Δεκεμβρίου 2024