Silicioé un cristal atómico, cuxos átomos están conectados entre si por enlaces covalentes, formando unha estrutura de rede espacial. Nesta estrutura, os enlaces covalentes entre os átomos son moi direccionais e teñen unha alta enerxía de enlace, o que fai que o silicio mostre unha alta dureza ao resistir forzas externas para cambiar a súa forma. Por exemplo, fai falta unha gran forza externa para destruír a forte conexión de enlace covalente entre os átomos.
Non obstante, é precisamente debido ás características estruturais regulares e relativamente ríxidas do seu cristal atómico que, cando se somete a unha gran forza de impacto ou a unha forza externa desigual, a rede interiorsilicioé difícil amortecer e dispersar a forza externa mediante deformación local, pero provocará a rotura das ligazóns covalentes ao longo dalgúns planos ou direccións cristalinas débiles, o que provocará a rotura de toda a estrutura cristalina e amosará características de fraxilidade. A diferenza de estruturas como os cristais metálicos, existen ligazóns iónicas entre os átomos metálicos que poden deslizarse relativamente, e poden depender do deslizamento entre as capas atómicas para adaptarse ás forzas externas, mostrando boa ductilidade e non é doado romper a fraxilidade.
SilicioOs átomos están conectados por enlaces covalentes. A esencia dos enlaces covalentes é a forte interacción formada polos pares de electróns compartidos entre os átomos. Aínda que este enlace pode garantir a estabilidade e a dureza docristal de silicioestrutura, é difícil que a ligazón covalente se recupere unha vez rota. Cando a forza aplicada polo mundo exterior supera o límite que a ligazón covalente pode soportar, a ligazón romperá e, debido a que non hai factores como os electróns en movemento libre como nos metais para axudar a reparar a rotura, restablecer a conexión ou depender da deslocalización dos electróns para dispersar a tensión, é fácil que se rache e non pode manter a integridade xeral mediante os seus propios axustes internos, o que fai que o silicio sexa moi fráxil.
En aplicacións prácticas, os materiais de silicio adoitan ser difíciles de ser absolutamente puros e conteñen certas impurezas e defectos de rede. A incorporación de átomos de impureza pode alterar a estrutura da rede de silicio orixinalmente regular, causando cambios na forza da ligazón química local e no modo de unión entre os átomos, o que resulta en áreas débiles na estrutura. Os defectos da rede (como as vacancias e as dislocacións) tamén se converterán en lugares onde se concentra a tensión.
Cando actúan forzas externas, estes puntos débiles e puntos de concentración de tensión teñen máis probabilidades de provocar a rotura das ligazóns covalentes, facendo que o material de silicio comece a romperse desde estes lugares, exacerbando a súa fraxilidade. Mesmo se orixinalmente se baseaba nas ligazóns covalentes entre os átomos para construír unha estrutura cunha maior dureza, é difícil evitar a fractura fráxil baixo o impacto de forzas externas.
Data de publicación: 10 de decembro de 2024