Ավանդաբար կադմիումի սուլֆիդը օգտագործվում էր որպես ներկանյութ: Այն կարելի է տեսնել այնպիսի մեծ նկարիչների կտավների վրա, ինչպիսիք են Վան Գոգը, Կլոդ Մոնեն, Մատիսը։ Վերջին տարիներին դրա նկատմամբ հետաքրքրությունը կապված է կադմիումի սուլֆիդի օգտագործման հետ՝ որպես արևային բջիջների և լուսազգայուն սարքերի թաղանթապատում: Այս միացությունը բնութագրվում է շատ նյութերի հետ լավ օհմիկ շփումով: Դրա դիմադրությունը կախված չէ հոսանքի մեծությունից և ուղղությունից: Դրա շնորհիվ նյութը խոստումնալից է օպտոէլեկտրոնիկայի, լազերային տեխնոլոգիայի և լուսադիոդների օգտագործման համար:
Ընդհանուր նկարագրություն
Կադմիումի սուլֆիդը անօրգանական միացություն է, որը բնականաբար հանդիպում է որպես հազվագյուտ հանքանյութեր՝ ցինկի խառնուրդ և հաուլիտ: Նրանք ոչ մի հետաքրքրություն չեն ներկայացնում արդյունաբերության համար: Կադմիումի սուլֆիդի հիմնական աղբյուրը արհեստական սինթեզն է։
Արտաքինից այս միացությունը դեղին փոշի է: Երանգները կարող են տարբեր լինել՝ կիտրոնից մինչև նարնջագույն-կարմիր: Իր վառ գույնի և արտաքին ազդեցությունների նկատմամբ բարձր դիմադրության շնորհիվ կադմիումի սուլֆիդը օգտագործվել է որպես բարձրորակներկանյութ. Նյութը լայնորեն հասանելի է եղել 18-րդ դարից:
Միացության քիմիական բանաձևը CdS է: Այն ունի բյուրեղների 2 կառուցվածքային ձև՝ վեցանկյուն (վուրցիտ) և խորանարդ (ցինկի խառնուրդ)։ Բարձր ճնշման ազդեցությամբ առաջանում է նաև երրորդ ձև՝ քարի աղի նման։
Կադմիումի սուլֆիդի հատկություններ
Վեցանկյուն վանդակավոր կառուցվածք ունեցող նյութն ունի հետևյալ ֆիզիկական և մեխանիկական հատկությունները.
- հալման կետ - 1475 °С;
- խտություն - 4824 կգ/մ3;
- գծային ընդարձակման գործակից – (4, 1-6, 5) mkK-1;
- Mohs կարծրություն - 3, 8;
- սուբլիմացիայի ջերմաստիճան - 980 °C.
Այս միացությունը ուղիղ կիսահաղորդիչ է: Լույսով ճառագայթվելիս նրա հաղորդունակությունը մեծանում է, ինչը հնարավորություն է տալիս նյութը օգտագործել որպես ֆոտոռեզիստոր։ Պղնձի և ալյումինի հետ համաձուլման դեպքում նկատվում է լյումինեսցիայի ազդեցությունը։ CdS բյուրեղները կարող են օգտագործվել պինդ վիճակի լազերներում:
Կադմիումի սուլֆիդի լուծելիությունը ջրի մեջ բացակայում է, նոսր թթուներում թույլ է, խտացված աղաթթվի և ծծմբաթթվի մեջ՝ լավ։ Այն նաև լավ է լուծում Cd-ն։
Նյութին բնորոշ են հետևյալ քիմիական հատկությունները.
- նստվածք է առաջանում, երբ ենթարկվում է ջրածնի սուլֆիդի կամ ալկալիական մետաղների լուծույթին;
- արձագանքելով աղաթթվի հետ առաջացնում է CdCl2 և ջրածնի սուլֆիդ;
- երբ տաքացվում է ավելորդ թթվածնով մթնոլորտում, այն օքսիդանում է սուլֆատիկամ օքսիդ (սա կախված է վառարանի ջերմաստիճանից):
Ստանալ
Կադմիումի սուլֆիդը սինթեզվում է մի քանի եղանակով.
- կադմիումի և ծծմբի գոլորշիների հետ փոխազդելիս;
- ծծմբի և կադմիում պարունակող միացությունների ռեակցիայի մեջ;
- տեղումներ լուծույթից՝ H2S կամ Na2S.
Այս նյութի հիման վրա ֆիլմերը պատրաստվում են հատուկ մեթոդներով.
- քիմիական տեղումների միջոցով՝ օգտագործելով թիոկարբամիդը որպես սուլֆիդային անիոնների աղբյուր;
- փոշիացում, որին հաջորդում է պիրոլիզը;
- մոլեկուլային ճառագայթային էպիտաքսիայի մեթոդ, որում բյուրեղները աճեցնում են վակուումի տակ;
- սոլ-գել գործընթացի արդյունքում;
- թափման մեթոդով;
- անոդացում և էլեկտրոֆորեզ;
- էկրան տպագրության եղանակով։
Պիգմենտը պատրաստելու համար նստեցված պինդ կադմիումի սուլֆիդը լվանում են, կալցինացնում՝ ստանալով վեցանկյուն բյուրեղյա ցանց, այնուհետև մանրացնում են փոշի:
Դիմում
Այս միացության վրա հիմնվածներկանյութերն ունեն բարձր ջերմային և լուսային դիմադրություն: Սելենիդի, կադմիումի տելուրիդի և սնդիկի սուլֆիդի հավելումները հնարավորություն են տալիս փոշու գույնը փոխել կանաչ-դեղին և կարմիր-մանուշակագույն: Պիգմենտները օգտագործվում են պոլիմերային արտադրանքի արտադրության մեջ։
Կադմիումի սուլֆիդի այլ կիրառումներ կան.
- դետեկտորներ (ձայնագրիչներ) տարրական մասնիկների, ներառյալ գամմաճառագայթում;
- բարակ թաղանթային տրանզիստորներ;
- պիեզոէլեկտրական փոխարկիչներ, որոնք կարող են աշխատել ԳՀց տիրույթում;
- նանոլարերի և խողովակների արտադրություն, որոնք օգտագործվում են որպես լյումինեսցենտային պիտակներ բժշկության և կենսաբանության մեջ:
Կադմիումի սուլֆիդային արևային բջիջներ
Բարակ թաղանթով արևային վահանակները այլընտրանքային էներգիայի վերջին գյուտերից են: Այս արդյունաբերության զարգացումն ավելի ու ավելի հրատապ է դառնում, քանի որ էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար օգտագործվող օգտակար հանածոների պաշարները արագորեն սպառվում են։ Կադմիումի սուլֆիդային արևային բջիջների առավելությունները հետևյալն են՝
- նյութերի ավելի ցածր ծախսեր դրանց արտադրության մեջ;
- արևային էներգիան էլեկտրական էներգիայի վերածելու արդյունավետության բարձրացում (ավանդական մարտկոցների 8%-ից մինչև 15% CdS/CdTe-ի համար);
- էներգաարտադրության հնարավորություն ուղիղ ճառագայթների բացակայության և մառախլապատ տարածքներում, օդի բարձր աղտոտվածությամբ վայրերում մարտկոցների օգտագործման դեպքում։
Արևային մարտկոցներ պատրաստելու համար օգտագործվող ֆիլմերն ունեն ընդամենը 15-30 մկմ հաստություն: Ունեն հատիկավոր կառուցվածք, որի տարրերի չափը 1-5 մկմ է։ Գիտնականները կարծում են, որ բարակ թաղանթով մարտկոցները կարող են ապագայում դառնալ պոլիբյուրեղային մարտկոցների այլընտրանք՝ շնորհիվ իրենց ոչ հավակնոտ աշխատանքային պայմանների և երկար սպասարկման:
