Registration Number
0826U001187, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
28-05-2026
popup.evolution
o
Title
High-precision local electrodeposition of copper for electrochemical 3D-printing
Author
Mykhailo M. Kotyk,
popup.head Heorhii S. Vasyliev
popup.opponent Yuliia V. Polishchuk
popup.opponent Viktoriia V. Shtefan
popup.review Mykhailo V. Byk
popup.review Inna S. Pogrebova
popup.rada
National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute»
Description
Дисертаційну роботу присвячено дослідженню та розробці науково обґрунтованих підходів до керування процесами електрохімічного адитивного виробництва металів, зокрема локального електроосадження міді в умовах обмеженого об’єму електроліту.
Актуальність теми зумовлена стрімким розвитком адитивних технологій, які відкривають нові можливості для виготовлення складних виробів із високою точністю та мінімальними витратами матеріалу. Попри значний прогрес у сфері 3D-друку, виготовлення металевих виробів традиційними адитивними методами, такими як лазерне або електронно-променеве плавлення, залишається енергоємним і технологічно складним процесом. У цьому контексті електрохімічний 3D-друк (ECAM) розглядається як перспективна альтернатива, оскільки дозволяє здійснювати формування металів за кімнатної температури без їх плавлення, що суттєво знижує енергетичні витрати та усуває низку недоліків термічних методів.
Метою роботи є встановлення взаємозв’язків між електрохімічними, геометричними та кінематичними параметрами процесу локального електроосадження і властивостями отриманих металевих структур, а також розробка ефективної методології керування цими процесами.
Наукова новизна одержаних результатів полягає у створенні комплексного підходу до моделювання процесів локального електроосадження та їх експериментальної верифікації. Зокрема, вперше за допомогою комп’ютерного моделювання визначено параметри, які забезпечують локалізацію осадження міді в межах капіляра на рівні до 85 %. Встановлено граничні значення відстані між капіляром і катодом, електропровідності електроліту та нахилу катодної поляризаційної кривої, що забезпечують стабільність процесу.
Експериментальні дослідження структури матеріалу показали, що мідь, отримана методом електрохімічного 3D-друку, має більший розмір кристалітів порівняно з гальванічною, що обумовлено імпульсним характером осадження. Виявлено також зміну переважної кристалографічної орієнтації, що свідчить про специфіку формування структури в умовах локального електроосадження.
Дослідження фізико-механічних властивостей показали, що мікротвердість, модуль Юнга та пластичні характеристики локально осадженої міді є близькими до відповідних показників гальванічної міді, при цьому її мікротвердість значно перевищує показники металургійного аналога. Встановлено також підвищену корозійну стійкість електрохімічно осадженої міді, що підтверджує її перспективність для практичного застосування.
Практичне значення роботи полягає у можливості використання отриманих результатів для створення та оптимізації систем електрохімічного 3D-друку. Зокрема, підібрано оптимальний склад сульфатного електроліту міднення, який забезпечує високу локалізацію процесу осадження (понад 95 %) та стабільні електрохімічні характеристики.
Результати досліджень доводять, що електрохімічний 3D-друк є ефективною альтернативою традиційним методам адитивного виробництва металів, оскільки поєднує високу точність, низьку енергоємність та можливість формування матеріалів із заданими властивостями. Розроблені підходи можуть бути використані у виробництві мікроелектроніки, сенсорних систем, біомедичних пристроїв та інших високотехнологічних галузях.
Таким чином, дисертаційна робота робить вагомий внесок у розвиток низькотемпературних адитивних технологій і створює наукову основу для подальшого впровадження електрохімічного 3D-друку в промисловість.
Registration Date
2026-04-25
popup.nrat_date
2026-04-25 / 2026-07-02
