Kremíkje atómový kryštál, ktorého atómy sú navzájom spojené kovalentnými väzbami a tvoria priestorovú sieťovú štruktúru. V tejto štruktúre sú kovalentné väzby medzi atómami veľmi smerové a majú vysokú energiu väzby, vďaka čomu kremík vykazuje vysokú tvrdosť pri odolávaní vonkajším silám, ktoré menia jeho tvar. Napríklad na zničenie silnej kovalentnej väzby medzi atómami je potrebná veľká vonkajšia sila.
Avšak práve kvôli pravidelným a relatívne tuhým štrukturálnym charakteristikám jeho atómového kryštálu, keď je vystavený veľkej nárazovej sile alebo nerovnomernej vonkajšej sile, mriežka vo vnútrikremíkJe ťažké tlmiť a rozptýliť vonkajšiu silu lokálnou deformáciou, ale spôsobí to prerušenie kovalentných väzieb pozdĺž niektorých slabých kryštálových rovín alebo kryštálových smerov, čo spôsobí prerušenie celej kryštálovej štruktúry a jej krehkosť. Na rozdiel od štruktúr, ako sú kovové kryštály, existujú iónové väzby medzi atómami kovu, ktoré sa môžu relatívne posúvať a môžu sa spoliehať na kĺzanie medzi atómovými vrstvami, aby sa prispôsobili vonkajším silám, vykazujú dobrú ťažnosť a nie sú ľahko krehké.
KremíkAtómy sú spojené kovalentnými väzbami. Podstatou kovalentných väzieb je silná interakcia vytvorená zdieľanými elektrónovými pármi medzi atómami. Hoci táto väzba môže zabezpečiť stabilitu a tvrdosťkremíkový kryštálV štruktúre je pre kovalentnú väzbu ťažké obnoviť sa po jej prerušení. Keď sila pôsobiaca vonkajším svetom prekročí limit, ktorý kovalentná väzba znesie, väzba sa preruší a keďže neexistujú žiadne faktory, ako sú voľne sa pohybujúce elektróny ako v kovoch, ktoré by pomohli opraviť prerušenie, obnoviť spojenie alebo sa spoliehať na delokalizáciu elektrónov na rozptýlenie napätia, ľahko praská a nedokáže si udržať celkovú integritu prostredníctvom vlastných vnútorných úprav, čo spôsobuje, že kremík je veľmi krehký.
V praktických aplikáciách je často ťažké dosiahnuť absolútnu čistotu kremíkových materiálov a môžu obsahovať určité nečistoty a mriežkové defekty. Pridanie nečistôt môže narušiť pôvodne pravidelnú mriežkovú štruktúru kremíka, čo spôsobí zmeny v lokálnej chemickej pevnosti väzieb a spôsobe väzby medzi atómami, čo má za následok slabé oblasti v štruktúre. Mriežkové defekty (ako sú vakancie a dislokácie) sa tiež stanú miestami, kde sa koncentruje napätie.
Keď pôsobia vonkajšie sily, tieto slabé miesta a body koncentrácie napätia s väčšou pravdepodobnosťou spôsobia prerušenie kovalentných väzieb, čo spôsobí, že sa kremíkový materiál začne od týchto miest odlamovať, čím sa zhorší jeho krehkosť. Aj keď sa pôvodne spoliehal na kovalentné väzby medzi atómami na vytvorenie štruktúry s vyššou tvrdosťou, je ťažké vyhnúť sa krehkému lomu pod vplyvom vonkajších síl.
Čas uverejnenia: 10. decembra 2024