silikonadalah kristal atom, yang atom-atomnya terhubung satu sama lain melalui ikatan kovalen, membentuk struktur jaringan spasial. Dalam struktur ini, ikatan kovalen antara atom sangat terarah dan memiliki energi ikatan yang tinggi, yang membuat silikon menunjukkan kekerasan tinggi saat menahan gaya eksternal untuk mengubah bentuknya. Misalnya, dibutuhkan gaya eksternal yang besar untuk menghancurkan ikatan kovalen yang kuat antara atom.
Namun justru karena karakteristik struktur kristal atomnya yang teratur dan relatif kaku, maka ketika mengalami gaya tumbukan yang besar atau gaya luar yang tidak seimbang, kisi di dalamnyasilikonSulit untuk menahan dan menyebarkan gaya eksternal melalui deformasi lokal, tetapi akan menyebabkan ikatan kovalen putus di sepanjang beberapa bidang kristal atau arah kristal yang lemah, yang akan menyebabkan seluruh struktur kristal putus dan menunjukkan karakteristik rapuh. Tidak seperti struktur seperti kristal logam, ada ikatan ionik antara atom logam yang dapat meluncur secara relatif, dan mereka dapat mengandalkan geseran antara lapisan atom untuk beradaptasi dengan gaya eksternal, menunjukkan keuletan yang baik dan tidak mudah patah dan rapuh.
silikonatom-atom saling terhubung melalui ikatan kovalen. Inti dari ikatan kovalen adalah interaksi kuat yang terbentuk oleh pasangan elektron bersama antar atom. Meskipun ikatan ini dapat memastikan stabilitas dan kekerasan atom,kristal silikonstruktur, ikatan kovalen sulit pulih setelah putus. Ketika gaya yang diberikan oleh dunia luar melebihi batas yang dapat ditahan ikatan kovalen, ikatan akan putus, dan karena tidak ada faktor seperti elektron yang bergerak bebas seperti pada logam untuk membantu memperbaiki putusnya, membangun kembali koneksi, atau mengandalkan delokalisasi elektron untuk menyebarkan tekanan, ikatan tersebut mudah retak dan tidak dapat mempertahankan integritas keseluruhan melalui penyesuaian internalnya sendiri, yang menyebabkan silikon menjadi sangat rapuh.
Dalam aplikasi praktis, material silikon sering kali sulit untuk benar-benar murni, dan akan mengandung beberapa pengotor dan cacat kisi. Penggabungan atom pengotor dapat mengganggu struktur kisi silikon yang semula teratur, menyebabkan perubahan pada kekuatan ikatan kimia lokal dan mode ikatan antara atom, yang mengakibatkan area yang lemah dalam struktur. Cacat kisi (seperti kekosongan dan dislokasi) juga akan menjadi tempat di mana tegangan terkonsentrasi.
Bila gaya eksternal bekerja, titik lemah dan titik konsentrasi tegangan ini lebih mungkin menyebabkan putusnya ikatan kovalen, yang menyebabkan material silikon mulai putus dari tempat ini, sehingga memperparah kerapuhannya. Sekalipun awalnya mengandalkan ikatan kovalen antar atom untuk membangun struktur dengan kekerasan lebih tinggi, sulit untuk menghindari patah getas akibat dampak gaya eksternal.
Waktu posting: 10-Des-2024