Silisiumer en atomkrystall der atomene er forbundet med hverandre med kovalente bindinger, og danner en romlig nettverksstruktur. I denne strukturen er de kovalente bindingene mellom atomene svært retningsbestemte og har høy bindingsenergi, noe som gjør at silisium viser høy hardhet når det motstår ytre krefter for å endre form. For eksempel kreves det en stor ytre kraft for å ødelegge den sterke kovalente bindingen mellom atomene.
Det er imidlertid nettopp på grunn av de regelmessige og relativt stive strukturelle egenskapene til atomkrystallen at når den utsettes for en stor slagkraft eller ujevn ytre kraft, vil gitteret innisilisiumDet er vanskelig å buffere og spre den ytre kraften gjennom lokal deformasjon, men det vil føre til at kovalente bindinger brytes langs noen svake krystallplan eller krystallretninger, noe som vil føre til at hele krystallstrukturen brytes og viser sprø egenskaper. I motsetning til strukturer som metallkrystaller, er det ioniske bindinger mellom metallatomer som kan gli relativt, og de kan stole på glidningen mellom atomlagene for å tilpasse seg ytre krefter, noe som viser god duktilitet og ikke lett å bryte sprø.
SilisiumAtomer er forbundet med kovalente bindinger. Essensen av kovalente bindinger er den sterke interaksjonen som dannes av de delte elektronparene mellom atomer. Selv om denne bindingen kan sikre stabiliteten og hardheten tilsilisiumkrystallstruktur, er det vanskelig for den kovalente bindingen å gjenopprette seg når den først er brutt. Når kraften som påføres av omverdenen overstiger grensen som den kovalente bindingen kan tåle, vil bindingen brytes, og fordi det ikke finnes faktorer som fritt bevegelige elektroner som i metaller for å reparere bruddet, gjenopprette forbindelsen eller stole på delokalisering av elektroner for å spre spenningen, er det lett å sprekke og kan ikke opprettholde den generelle integriteten gjennom sine egne interne justeringer, noe som gjør silisium veldig sprøtt.
I praktiske anvendelser er det ofte vanskelig å gjøre silisiummaterialer helt rene, og de vil inneholde visse urenheter og gitterdefekter. Innlemmelsen av urenhetsatomer kan forstyrre den opprinnelig vanlige silisiumgitterstrukturen, noe som forårsaker endringer i den lokale kjemiske bindingsstyrken og bindingsmåten mellom atomene, noe som resulterer i svake områder i strukturen. Gitterdefekter (som vakanser og dislokasjoner) vil også bli steder der stress er konsentrert.
Når ytre krefter virker, er det mer sannsynlig at disse svake punktene og spenningskonsentrasjonspunktene forårsaker brudd på kovalente bindinger, noe som fører til at silisiummaterialet begynner å brekke fra disse stedene, noe som forverrer sprøheten. Selv om det opprinnelig var avhengig av kovalente bindinger mellom atomer for å bygge en struktur med høyere hardhet, er det vanskelig å unngå sprøbrudd under påvirkning av ytre krefter.
Publisert: 10. desember 2024