SilícioÉ um cristal atômico, cujos átomos estão conectados entre si por ligações covalentes, formando uma estrutura de rede espacial. Nessa estrutura, as ligações covalentes entre os átomos são muito direcionais e possuem alta energia de ligação, o que faz com que o silício apresente alta dureza ao resistir a forças externas que alteram sua forma. Por exemplo, é necessária uma grande força externa para destruir a forte ligação covalente entre os átomos.
No entanto, é precisamente devido às características estruturais regulares e relativamente rígidas do seu cristal atómico que, quando este é submetido a uma grande força de impacto ou a uma força externa desigual, a rede no seu interiorsilícioÉ difícil amortecer e dispersar a força externa por meio de deformação local, mas causará a quebra das ligações covalentes ao longo de alguns planos cristalinos ou direções cristalinas fracas, o que fará com que toda a estrutura cristalina se quebre e apresente características frágeis. Ao contrário de estruturas como cristais metálicos, existem ligações iônicas entre átomos metálicos que podem deslizar relativamente, e podem depender do deslizamento entre camadas atômicas para se adaptar às forças externas, apresentando boa ductilidade e não sendo facilmente quebradiças.
SilícioOs átomos são conectados por ligações covalentes. A essência das ligações covalentes é a forte interação formada pelos pares de elétrons compartilhados entre os átomos. Embora essa ligação possa garantir a estabilidade e a dureza docristal de silícioEm uma estrutura, é difícil para a ligação covalente se recuperar após ser rompida. Quando a força aplicada pelo ambiente externo excede o limite que a ligação covalente pode suportar, ela se rompe e, como não há fatores como a livre movimentação de elétrons, como nos metais, para ajudar a reparar a ruptura, restabelecer a conexão ou depender da deslocalização de elétrons para dispersar a tensão, ela é facilmente rompida e não consegue manter a integridade geral por meio de seus próprios ajustes internos, tornando o silício muito frágil.
Em aplicações práticas, materiais de silício são frequentemente difíceis de serem absolutamente puros e contêm certas impurezas e defeitos de rede. A incorporação de átomos de impurezas pode romper a estrutura de rede do silício originalmente regular, causando alterações na força de ligação química local e no modo de ligação entre os átomos, resultando em áreas fracas na estrutura. Defeitos de rede (como vacâncias e discordâncias) também se tornarão locais de concentração de tensões.
Quando forças externas atuam, esses pontos fracos e de concentração de tensões têm maior probabilidade de causar a quebra de ligações covalentes, fazendo com que o silício comece a se romper a partir desses locais, exacerbando sua fragilidade. Mesmo que originalmente dependesse das ligações covalentes entre átomos para construir uma estrutura com maior dureza, é difícil evitar a fratura frágil sob o impacto de forças externas.
Horário da publicação: 10 de dezembro de 2024