Tradiciškai kadmio sulfidas buvo naudojamas kaip dažiklis. Jį galima pamatyti tokių puikių menininkų, kaip Van Goghas, Claude'as Monet, Matisse'as, drobėse. Pastaraisiais metais susidomėjimas juo siejamas su kadmio sulfido naudojimu kaip saulės elementų plėvelės danga ir šviesai jautriuose įrenginiuose. Šis junginys pasižymi geru ominiu kontaktu su daugeliu medžiagų. Jo varža nepriklauso nuo srovės dydžio ir krypties. Dėl šios priežasties medžiaga yra perspektyvi naudoti optoelektronikoje, lazerinėse technologijose ir šviesos dioduose.
Bendras aprašymas
Kadmio sulfidas yra neorganinis junginys, kuris natūraliai susidaro kaip retų mineralų cinko ir haulito mišinys. Jie pramonei neįdomūs. Pagrindinis kadmio sulfido š altinis yra dirbtinė sintezė.
Atrodo, kad šis junginys yra geltoni milteliai. Atspalviai gali skirtis nuo citrinos iki oranžinės raudonos. Dėl ryškios spalvos ir didelio atsparumo išoriniams poveikiams kadmio sulfidas buvo naudojamas kaip aukštos kokybėsdažai. Medžiaga buvo plačiai prieinama nuo XVIII a.
Junginio cheminė formulė yra CdS. Jis turi 2 struktūrines kristalų formas: šešiakampį (wurtzite) ir kubinį (cinko mišinys). Veikiant aukštam slėgiui, susidaro ir trečioji forma, kaip akmens druska.
Kadmio sulfido savybės
Medžiaga su šešiakampe gardelės struktūra turi šias fizines ir mechanines savybes:
- lydymosi temperatūra – 1475 °С;
- tankis – 4824 kg/m3;
- tiesinio plėtimosi koeficientas – (4, 1-6, 5) mkK-1;
- Moho kietumas – 3, 8;
- sublimacijos temperatūra – 980 °C.
Šis junginys yra tiesioginis puslaidininkis. Švitinant šviesa padidėja jo laidumas, todėl medžiagą galima naudoti kaip fotorezistorių. Legiruojant variu ir aliuminiu, pastebimas liuminescencijos efektas. CdS kristalai gali būti naudojami kietojo kūno lazeriuose.
Kadmio sulfido tirpumas vandenyje nėra, praskiestose rūgštyse jis silpnas, koncentruotoje druskos ir sieros rūgštyje jis yra geras. Jis taip pat gerai tirpdo CD.
Medžiagai būdingos šios cheminės savybės:
- nusėda veikiant vandenilio sulfido arba šarminių metalų tirpalui;
- reaguojant su druskos rūgštimi susidaro CdCl2 ir vandenilio sulfidas;
- kaitinamas atmosferoje, kurioje yra deguonies perteklius, oksiduojasi iki sulfatoarba oksidas (tai priklauso nuo krosnies temperatūros).
Gauti
Kadmio sulfidas sintetinamas keliais būdais:
- sąveikaujant su kadmio ir sieros garais;
- organinės sieros ir kadmio turinčių junginių reakcijoje;
- nuosėdos iš tirpalo, veikiamos H2S arba Na2S.
Šios medžiagos pagrindu sukurti filmai kuriami naudojant specialius metodus:
- cheminiu nusodinimu naudojant tiokarbamidą kaip sulfido anijonų š altinį;
- pulverizavimas, po kurio seka pirolizė;
- molekulinio pluošto epitaksijos metodas, kai kristalai auginami vakuume;
- dėl sol-gelio proceso;
- purškimo būdu;
- anodavimas ir elektroforezė;
- šilkografijos būdu.
Norint pagaminti pigmentą, nusodintas kietas kadmio sulfidas nuplaunamas, kalcinuojamas, kad susidarytų šešiakampė kristalinė gardelė, tada sumalama iki miltelių.
Programa
Šio junginio pagrindu pagaminti dažai pasižymi dideliu atsparumu karščiui ir šviesai. Selenido, kadmio telūrido ir gyvsidabrio sulfido priedai leidžia pakeisti miltelių spalvą į žaliai geltoną ir raudonai violetinę. Pigmentai naudojami polimerinių gaminių gamyboje.
Yra ir kitų kadmio sulfido naudojimo būdų:
- elementariųjų dalelių, įskaitant gama, detektoriai (registratoriai)spinduliuotė;
- plonasluoksniai tranzistoriai;
- pjezoelektriniai keitikliai, galintys veikti GHz juostoje;
- nanovidelių ir vamzdelių, naudojamų kaip liuminescencinės etiketės medicinoje ir biologijoje, gamyba.
Kadmio sulfido saulės elementai
Plonasluoksnės saulės baterijos yra vienas naujausių alternatyvios energijos išradimų. Šios pramonės plėtra darosi vis aktualesnė, nes sparčiai senka elektrai gaminti naudojamų naudingųjų iškasenų atsargos. Kadmio sulfido saulės elementų pranašumai yra šie:
- mažesnės medžiagų sąnaudos juos gaminant;
- padidinti saulės energijos pavertimo elektros energija efektyvumą (nuo 8 % tradicinių tipų akumuliatoriams iki 15 % CdS/CdTe);
- galimybė gaminti energiją, kai nėra tiesioginių spindulių, ir naudojant baterijas ūkanotose vietose, vietose, kuriose yra didelė oro tarša.
Plėvelės, naudojamos saulės elementams gaminti, yra tik 15–30 mikronų storio. Jie turi granuliuotą struktūrą, kurios elementų dydis yra 1-5 mikronai. Mokslininkai mano, kad plonasluoksnės baterijos ateityje gali tapti alternatyva polikristalinėms baterijoms dėl savo nepretenzingo veikimo sąlygų ir ilgo tarnavimo laiko.
