Silīcijsir atomu kristāls, kura atomi ir savienoti viens ar otru ar kovalentām saitēm, veidojot telpisku tīkla struktūru. Šajā struktūrā kovalentās saites starp atomiem ir ļoti virzītas un tām ir augsta saites enerģija, kas padara silīciju ļoti cietu, pretojoties ārējiem spēkiem, lai mainītu savu formu. Piemēram, ir nepieciešams liels ārējs spēks, lai iznīcinātu spēcīgo kovalento saiti starp atomiem.
Tomēr tieši tā atomu kristāla regulāro un relatīvi stingro strukturālo īpašību dēļ, pakļaujot to lielam trieciena spēkam vai nevienmērīgam ārējam spēkam, tā iekšējais režģis izmainās.silīcijsĀrējo spēku ir grūti buferēt un izkliedēt, izmantojot lokālu deformāciju, taču tas izraisīs kovalento saišu pārrāvumu pa dažām vājām kristāla plaknēm vai kristāla virzieniem, kas izraisīs visas kristāla struktūras pārrāvumu un trauslumu. Atšķirībā no tādām struktūrām kā metāla kristāli, starp metāla atomiem pastāv jonu saites, kas var relatīvi slīdēt, un tās var paļauties uz slīdēšanu starp atomu slāņiem, lai pielāgotos ārējiem spēkiem, uzrādot labu plastiskumu un neļaujot viegli saplīst trauslumam.
SilīcijsAtomi ir savienoti ar kovalentām saitēm. Kovalento saišu būtība ir spēcīga mijiedarbība, ko veido kopīgie elektronu pāri starp atomiem. Lai gan šī saite var nodrošināt stabilitāti un cietībusilīcija kristālsstruktūra, kovalentajai saitei ir grūti atjaunoties pēc tās pārraušanas. Kad ārējās pasaules pieliktais spēks pārsniedz kovalentās saites izturības robežu, saite pārtrūkst, un, tā kā nav tādu faktoru kā brīvi kustīgi elektroni kā metālos, kas palīdzētu novērst pārraušanu, atjaunot savienojumu vai paļauties uz elektronu delokalizāciju, lai izkliedētu spriegumu, to ir viegli saplaisāt un tā nevar saglabāt kopējo integritāti ar savu iekšējo regulējumu, kā rezultātā silīcijs kļūst ļoti trausls.
Praktiskajos pielietojumos silīcija materiālus bieži vien ir grūti padarīt absolūti tīrus, un tie saturēs noteiktus piemaisījumus un režģa defektus. Piemaisījumu atomu iekļaušana var izjaukt sākotnēji regulāro silīcija režģa struktūru, izraisot izmaiņas lokālās ķīmiskās saites stiprībā un saistīšanās režīmā starp atomiem, kā rezultātā struktūrā veidojas vājas vietas. Režģa defekti (piemēram, vakances un dislokācijas) kļūs arī par vietām, kur koncentrējas spriegums.
Kad iedarbojas ārēji spēki, šīs vājās vietas un sprieguma koncentrācijas punkti, visticamāk, izraisīs kovalento saišu pārrāvumu, kā rezultātā silīcija materiāls sāks lūzt no šīm vietām, saasinot tā trauslumu. Pat ja sākotnēji tas balstījās uz kovalentajām saitēm starp atomiem, lai veidotu struktūru ar lielāku cietību, ir grūti izvairīties no trausluma ārēju spēku ietekmē.
Publicēšanas laiks: 2024. gada 10. decembris