Naha silikon téh teuas pisan tapi gampang rapuh?

Silikonnyaéta kristal atom, anu atomna silih sambung ku beungkeut kovalén, ngabentuk struktur jaringan spasial. Dina struktur ieu, beungkeut kovalén antara atom téh arahna pisan sarta mibanda énergi beungkeut anu luhur, anu ngajadikeun silikon némbongkeun karasana anu luhur nalika nolak gaya éksternal pikeun ngarobah bentukna. Contona, butuh gaya éksternal anu ageung pikeun ngancurkeun sambungan beungkeut kovalén anu kuat antara atom.

Nanging, justru kusabab ciri struktural kristal atomna anu teratur sareng relatif kaku, nalika kristal éta kakeunaan gaya dampak anu ageung atanapi gaya éksternal anu henteu rata, kisi di jeronasilikonhésé pikeun nyangga sareng nyebarkeun gaya éksternal ngalangkungan deformasi lokal, tapi bakal nyababkeun beungkeut kovalén pegat sapanjang sababaraha bidang kristal anu lemah atanapi arah kristal, anu bakal nyababkeun sakumna struktur kristal pegat sareng nunjukkeun ciri rapuh. Teu sapertos struktur sapertos kristal logam, aya beungkeut ionik antara atom logam anu tiasa ngageser relatif, sareng aranjeunna tiasa ngandelkeun ngageser antara lapisan atom pikeun adaptasi kana gaya éksternal, nunjukkeun daktilitas anu saé sareng henteu gampang pegat rapuh.

Silikonatom-atom dihubungkeun ku beungkeut kovalén. Inti tina beungkeut kovalén nyaéta interaksi anu kuat anu kabentuk ku pasangan éléktron anu dibagi antara atom. Sanaos beungkeut ieu tiasa mastikeun stabilitas sareng karasanakristal silikonstrukturna, hésé pikeun beungkeut kovalén pikeun pulih deui saatos pegat. Nalika gaya anu diterapkeun ku dunya luar ngaleuwihan wates anu tiasa ditahan ku beungkeut kovalén, beungkeut éta bakal pegat, sareng kusabab teu aya faktor sapertos éléktron anu bergerak bébas sapertos dina logam pikeun ngabantosan ngalereskeun pegatna, ngadegkeun deui sambungan, atanapi ngandelkeun délokalisasi éléktron pikeun nyebarkeun setrés, éta gampang retak sareng teu tiasa ngajaga integritas sakabéhna ngalangkungan panyesuaian internalna nyalira, nyababkeun silikon janten rapuh pisan.

Dina aplikasi praktis, bahan silikon sering hésé murni sacara mutlak, sareng bakal ngandung pangotor sareng cacad kisi anu tangtu. Gabungan atom pangotor tiasa ngaganggu struktur kisi silikon anu asalna teratur, nyababkeun parobahan dina kakuatan beungkeut kimia lokal sareng mode beungkeutan antara atom, anu ngahasilkeun daérah anu lemah dina struktur éta. Cacat kisi (sapertos lowongan sareng dislokasi) ogé bakal janten tempat dimana setrés dipusatkeun.

Nalika gaya éksternal meta, titik lemah sareng titik konsentrasi setrés ieu langkung condong nyababkeun pegatna beungkeut kovalén, nyababkeun bahan silikon mimiti pegat tina tempat-tempat ieu, anu ngajantenkeun bahan éta langkung rapuh. Sanaos mimitina ngandelkeun beungkeut kovalén antara atom pikeun ngawangun struktur anu langkung teuas, hésé pikeun nyingkahan retakan rapuh dina pangaruh gaya éksternal.