Дәстүрлі түрде кадмий сульфиді бояғыш ретінде қолданылған. Оны Ван Гог, Клод Моне, Матисс сияқты ұлы суретшілердің полотносынан көруге болады. Соңғы жылдары оған қызығушылық кадмий сульфидін күн батареялары үшін пленка ретінде және фотосезімтал құрылғыларда қолданумен байланысты. Бұл қосылыс көптеген материалдармен жақсы омикалық байланыспен сипатталады. Оның кедергісі токтың шамасы мен бағытына байланысты емес. Осының арқасында материал оптоэлектроникада, лазерлік технологияда және жарықдиодты шамдарда қолдануға перспективалы.
Жалпы сипаттама
Кадмий сульфиді – табиғи түрде сирек минералдар мырыш қоспасы мен гаулиит түрінде кездесетін бейорганикалық қосылыс. Олар өнеркәсіпті қызықтырмайды. Кадмий сульфидінің негізгі көзі жасанды синтез болып табылады.
Сыртқы түрі бойынша бұл қосылыс сары түсті ұнтақ. Реңктер лимоннан қызғылт-қызылға дейін өзгеруі мүмкін. Ашық түсті және сыртқы әсерлерге төзімділігі жоғары болғандықтан, кадмий сульфиді жоғары сапа ретінде пайдаланылды.бояу. Бұл зат 18 ғасырдан бері кеңінен қолжетімді.
Қосылыстың химиялық формуласы CdS. Оның кристалдардың 2 құрылымдық формасы бар: алтыбұрышты (вуртцит) және текше (мырыш қоспасы). Жоғары қысымның әсерінен тас тұзы сияқты үшінші түрі де пайда болады.
Кадмий сульфидінің қасиеттері
Алтыбұрышты тор құрылымы бар материал келесі физикалық және механикалық қасиеттерге ие:
- балқу температурасы - 1475 °С;
- тығыздығы - 4824 кг/м3;
- сызықты кеңею коэффициенті – (4, 1-6, 5) mkK-1;
- Мох қаттылығы - 3, 8;
- сублимация температурасы - 980 °C.
Бұл қосылыс тікелей жартылай өткізгіш. Жарықпен сәулеленген кезде оның өткізгіштігі артады, бұл материалды фоторезистор ретінде пайдалануға мүмкіндік береді. Мыс пен алюминиймен легирленгенде люминесценцияның әсері байқалады. CdS кристалдарын қатты күйдегі лазерлерде пайдалануға болады.
Кадмий сульфидінің суда ерігіштігі жоқ, сұйылтылған қышқылдарда әлсіз, концентрлі тұз және күкірт қышқылында жақсы. Ол сондай-ақ CD-ді жақсы ерітеді.
Затқа келесі химиялық қасиеттер тән:
- күкіртсутек немесе сілтілік металдар ерітіндісімен әсер еткенде тұнбаға түседі;
- тұз қышқылымен әрекеттескенде CdCl2 және күкіртсутек түзіледі;
- артық оттегі бар атмосферада қыздырғанда сульфатқа дейін тотығады.немесе оксид (бұл пештегі температураға байланысты).
Алу
Кадмий сульфиді бірнеше жолмен синтезделеді:
- кадмий және күкірт буларымен әрекеттесу кезінде;
- күкірт органикалық және құрамында кадмий бар қосылыстар реакциясында;
- H2S немесе Na2S әсерінен ерітіндідегі тұнба.
Осы затқа негізделген фильмдер арнайы әдістер арқылы жасалады:
- сульфидті аниондардың көзі ретінде тиокарбамидті қолданып химиялық тұндыру арқылы;
- пиролизден кейін ұнтақтау;
- кристалдар вакуумда өсірілетін молекулярлық сәулелік эпитаксия әдісі;
- золь-гель процесі нәтижесінде;
- шашу әдісімен;
- анодтау және электрофорез;
- экранды басып шығару әдісі бойынша.
Пигментті жасау үшін тұндырылған қатты кадмий сульфиді жуылады, алтыбұрышты кристалдық торды алу үшін күйдіріледі, содан кейін ұнтаққа дейін ұнтақталған.
Қолданба
Осы қосылыс негізіндегі бояғыштар жоғары термиялық және жарыққа төзімділікке ие. Селенид, кадмий теллурид және сынап сульфидінің қоспалары ұнтақтың түсін жасыл-сары және қызыл-күлгінге өзгертуге мүмкіндік береді. Пигменттер полимер бұйымдарын өндіруде қолданылады.
Кадмий сульфидінің басқа да қолданылуы бар:
- элементар бөлшектердің детекторлары (тіркегіштері), соның ішінде гаммарадиация;
- жұқа пленкалы транзисторлар;
- ГГц диапазонында жұмыс істей алатын пьезоэлектрлік түрлендіргіштер;
- медицина мен биологияда люминесцентті белгілер ретінде пайдаланылатын наносымдар мен түтіктер өндірісі.
Кадмий сульфидті күн батареялары
Жұқа пленкалы күн панельдері баламалы энергия саласындағы соңғы өнертабыстардың бірі болып табылады. Бұл саланың дамуы күннен-күнге өзекті сипатқа ие болуда, өйткені электр энергиясын өндіруге пайдаланылатын пайдалы қазбалардың қоры тез таусылады. Кадмий сульфидті күн батареяларының артықшылықтары келесідей:
- оларды өндірудегі материалдық шығындарды төмендету;
- күн энергиясын электр энергиясына түрлендіру тиімділігін арттыру (батареялардың дәстүрлі түрлері үшін 8%-дан CdS/CdTe үшін 15%-ға дейін);
- тікелей сәулелер болмаған кезде электр қуатын өндіру мүмкіндігі және тұманды жерлерде, ауаның ластануы жоғары жерлерде батареяларды пайдалану.
Күн батареяларын жасау үшін қолданылатын пленкалардың қалыңдығы небәрі 15-30 микрон. Олардың түйіршікті құрылымы бар, элементтерінің өлшемі 1-5 мкм. Ғалымдар қарапайым жұмыс жағдайлары мен ұзақ қызмет мерзімінің арқасында жұқа қабықшалы батареялар болашақта поликристалды батареяларға балама бола алады деп есептейді.
