Formation of contacts on multilayer materials for marine electronic systems

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

В современной морской электронике постоянно возрастает потребность в компактности, энергетической экономии и надёжности электронного оборудования. Требования касаются не только электрических характеристик оборудования, но и их устойчивости по отношению к суровым морским условиям. За счёт этого возникает потребность в постоянном поиске новых материалов, которые смогут обеспечить долговечную и стабильную работу электроники в этих условиях.

В этой области можно выделить такое перспективное направление, как использование многослойных и двухмерных материалов — графена, дисульфида молибдена (MoS₂), дителлурида вольфрама (WTe₂), нитрида бора (h-BN). На выбор этих материалов оказывают влияние их особые свойства: высокая подвижность заряда, прочность, химическая стойкость и гибкость [1]. Их применение в микро- и наноэлектронике позволяет создавать устройства нового поколения — тонкоплёночные транзисторы, сенсоры, гибкие печатные схемы и элементы систем управления, в том числе для морского и подводного применения.

Главной проблемой при введении таких материалов в эксплуатацию является создание долговечных и стабильных электрических контактов. Существующие методы (фотолитография с масками, травлением и осаждением металлов) задействуют сложное дорогостоящее оборудование и агрессивные химикаты. Эти процессы плохо подходят для работы с атомно-тонкими структурами, что чревато повреждением поверхности, снижением качества контактных характеристик и повышением сопротивления на стыке материалов. Качество электрического контакта количественно характеризуется величиной контактного сопротивления, которое определяется соотношением между падением напряжения и протекающим током $R_c=\frac{I}{V}$, где V — падение напряжения на контакте; I — протекающий ток. Снижение контактного сопротивления — ключевое требование при разработке электронных устройств на основе многослойных материалов.

Для решения этой проблемы эффективным способом решения является использование прямой печати [2]. Это метод аддитивного производства, в котором не используются маски, а проводящие чернила наносятся напрямую на подложку. Главное преимущество этого подхода — формирование контактов без этапов фотолитографии и вакуумного осаждения, что облегчает процесс. Благодаря применению данного подхода снижаются затраты на производство, возникает высокая гибкость необходимая для создания прототипов электронных устройств.

В последнее время наблюдается большой прогресс в области исследований такого метода печати. В исследованиях показывают, что использование серебряных чернил позволяет создавать устройства с сопротивлением близким к металлическим даже при низких температурах (ниже 150 °C) [3]. В ряде работ демонстрируется успешное создание контактов к графену и двухмерным материалам без ухудшения их электрических свойств. К сожалению, в России такие исследования находятся в зачатке, это обусловлено в первую очередь ограниченной доступностью необходимого оборудования и материалов [1, 4].

Потенциал использования этих технологий и исследований в морской сфере неизмерим. Благодаря аддитивным методам производства открывается возможность к созданию необходимого оборудования, также это приведёт к ускорению процессов создания прототипов и ремонта электронных компонентов [5]. Кроме того, прямая печать совместима с гибкими и композитными подложками, применяемыми в корпусных и гидроакустических системах.

Таким образом, актуальность настоящего исследования определяется необходимостью разработки доступной, технологически простой и надёжной методики формирования электроконтактов на многослойных материалах для морских электронных устройств. В работе анализируются физико-химические процессы прямой печати, применяемые материалы и результаты лабораторных экспериментов, подтверждающие возможность практической реализации метода в условиях ограниченного оснащения.

Цель исследования

Изучение физико-химических основ и экспериментальных возможностей технологии прямой печати для формирования электроконтактов на многослойных материалах, применяемых в судовых электронных системах.

МЕТОДЫ

Физико-химические основы формирования контактов на многослойных материалах

Формирование надёжных электроконтактов на многослойных материалах, таких как графен, дисульфид молибдена (MoS₂) и другие двухмерные кристаллы, является сложной задачей, включающей физические, химические и технологические аспекты. В отличие от обычных полупроводников, поверхности этих двухмерных структур лишены свободных атомных связей, что препятствует их смачиванию, адгезии и, как следствие, формированию стабильных контактов.

Многослойные материалы состоят из атомно-тонких слоёв, связанных между собой слабыми ван-дер-ваальсовыми силами. Такая структура придаёт им высокую подвижность носителей заряда, термическую стабильность и прочность при минимальной толщине слоя. Графен, например, сочетает прочность с гибкостью, прозрачностью и отличной электропроводностью. Однако химическая инертность его поверхности делает затруднительным получение качественного электрического контакта, поскольку металлические покрытия плохо смачивают такую структуру и не образуют прочных связей на границе раздела. В результате формируется барьер Шоттки, приводящий к росту контактного сопротивления и снижению эффективности передачи носителей заряда.

Контакт металл–многослойный материал формируется за счёт совокупности эффектов: механического сцепления, электростатического взаимодействия, межфазной диффузии и частичных химических реакций на границе слоёв. Важную роль играет процесс смачивания поверхности, зависящий от поверхностной энергии подложки и натяжения чернил. Равномерное распределение жидкого слоя обеспечивает формирование сплошной контактной зоны без микропустот и трещин. После нанесения чернил происходит испарение растворителя, агрегация наночастиц и образование проводящей сети. На заключительном этапе термообработки при температуре до 150 °C частицы сплавляются, формируя непрерывный путь для тока и обеспечивая достаточную проводимость.

Тип формируемого контакта — омический или выпрямляющий — определяется разностью работы выхода металла и уровнем Ферми материала. Наилучшие результаты достигаются при использовании серебра, золота и палладия, обладающих высокой работой выхода и хорошей совместимостью с углеродными структурами. Металлы с низкой работой выхода, такие как титан или хром, улучшают механическую адгезию, но могут способствовать образованию барьера Шоттки и увеличению сопротивления перехода. В рамках модели Шоттки–Мотта высота потенциального барьера на границе раздела может быть оценена следующим выражением Φ_B = Φ_m − χ, где Φ_m — работа выхода металла, χ — электронное сродство полупроводникового материала. При уменьшении Φ_B возрастает вероятность формирования омического контакта.

Технологические параметры процесса оказывают прямое влияние на электрические свойства формируемого контакта. При низких температурах (до 120–150 °C) обеспечивается сохранность структуры многослойного материала и достаточная степень спекания наночастиц, что позволяет получить стабильную проводимость. При повышенных температурах усиливаются процессы диффузии и коалесценции, однако возрастает риск деградации активного слоя и нарушения его электронной структуры. На геометрию контактных линий влияет вязкость чернил и способ нанесения: микрошприц обеспечивает линии шириной порядка сотен микрометров, тогда как трафаретное или струйное нанесение позволяет достичь более высокой точности.

Особое значение для судовой электроники имеет долговечность контактов в условиях воздействия морской среды [6]. Повышенная влажность, соляные аэрозоли и перепады температур требуют высокой коррозионной стойкости и механической прочности соединений. Модификация поверхности подложки кислородной плазмой, нанесение промежуточных адгезионных слоёв (например, Ti/Au), а также использование гидрофобных свойств графена позволяют повысить устойчивость контактной зоны к деградации. Благодаря этим свойствам многослойные материалы могут эффективно защищать интерфейс от окисления и проникновения электролитов, что особенно важно для элементов морских электронных систем.

Таким образом, качество и долговечность электроконтактов определяется комплексом физико-химических факторов — от состава чернил и параметров термообработки до структуры межфазной границы. Понимание этих процессов позволяет разрабатывать устойчивые и надёжные технологические решения, применимые для аддитивного формирования элементов судовой электроники.

Прямая печать как метод безмасочного нанесения электродов

Прямая печать представляет собой один из наиболее перспективных методов формирования проводящих структур в микроэлектронике, позволяющий обходиться без применения литографических масок, вакуумных установок и сложных химических процессов. В основе метода лежит аддитивное нанесение функциональных чернил, содержащих проводящие наночастицы, непосредственно на подложку или активный элемент устройства. В отличие от традиционных технологий фотолитографии и травления, данный подход является безмасочным, экологически безопасным и технологически гибким, что делает его особенно привлекательным для исследований и производства в условиях ограниченного лабораторного оснащения. Преимущество процесса прямой печати также демонстрируется в меньшем количестве этапов, что показано на рис. 1.

 

Рис. 1. Сравнение технологических маршрутов стандартной литографии (a) и прямой печати (b) при формировании контактов на многослойных материалах.

Fig. 1. Comparison of technological routes of conventional lithography (a) and direct-write printing (b) for contact formation on multilayer materials.

 

Процесс прямой печати включает несколько стадий: подготовку поверхности, нанесение чернил, сушку и термообработку. На этапе подготовки подложка очищается от загрязнений и при необходимости подвергается активации, например, плазменной обработке, повышающей её смачиваемость. Далее наносится слой чернил, который может формироваться различными способами — от ручного дозирования с помощью микрошприца до применения струйных и аэрозольных принтеров. После нанесения растворитель испаряется, частицы проводника осаждаются на поверхности, а последующий отжиг обеспечивает спекание наночастиц и образование непрерывной проводящей дорожки.

Наиболее часто в качестве чернил используются суспензии наночастиц серебра, меди или углерода. Серебряные чернила обладают высокой электропроводностью и химической стабильностью, что особенно важно для эксплуатации в морских условиях, где воздействие влаги и солей может вызывать коррозию. Углеродные чернила, содержащие графен или нанотрубки, обеспечивают гибкость и устойчивость к механическим нагрузкам, хотя их проводимость обычно ниже металлических аналогов [4]. В зависимости от состава чернил процесс отжига может проводиться при температурах от 80 до 200 °C, что делает технологию совместимой с полимерными и композитными подложками, применяемыми в судовой электронике.

Одно из ключевых преимуществ метода — его универсальность. Прямая печать позволяет работать с различными типами подложек (стеклянными, кремниевыми, полиимидными, композитными) без необходимости их предварительного металлизирования. Это открывает возможности для интеграции печатных проводников непосредственно в элементы корпусных и гидроакустических систем, гибкие сенсорные панели и управляющие платы судовых устройств. Метод совместим с трёхмерными поверхностями, что делает возможным нанесение проводящих дорожек на изогнутые элементы корпуса или панели оборудования.

С технологической точки зрения прямая печать отличается высокой эффективностью по сравнению с традиционными методами. Отсутствие фотомасок и литографических этапов снижает время и стоимость производства, а минимизация химических отходов делает процесс более экологичным. Для судостроительной отрасли, где важна возможность быстрой адаптации и ремонта оборудования, этот метод может применяться не только в лабораторных условиях, но и в цехах или сервисных мастерских при изготовлении и восстановлении печатных элементов.

Однако технология имеет и ограничения. Точность и разрешающая способность печати зависят от вязкости чернил, диаметра сопла и стабильности потока. Слишком низкая вязкость может привести к расплыванию линий, тогда как высокая — к прерывистости проводника. Также требуется тщательный контроль параметров отжига: недостаточная температура приведёт к высокому сопротивлению, а избыточная — к повреждению чувствительного материала подложки. Несмотря на это, оптимизация состава чернил и параметров процесса позволяет получать проводящие структуры с удельным сопротивлением, близким к металлическому, что подтверждено рядом экспериментальных исследований [7, 8].

Таким образом, прямая печать является технологически доступным и перспективным методом безмасочного формирования электродов, сочетающим простоту, гибкость и низкую себестоимость. Её применение в судовой электронике позволяет создавать надёжные и коррозионностойкие соединения на основе многослойных материалов, что открывает путь к разработке нового поколения сенсоров, управляющих схем и гибких элементов морских систем.

Материалы и оборудование, применяемые при формировании контактов

Реализация технологий прямой печати для формирования электроконтактов на многослойных материалах возможна даже в условиях университетских и лабораторных баз, не обладающих сложным литографическим оборудованием. Важную роль при этом играют выбор материалов, состав чернил и тип подложек, а также параметры оборудования, обеспечивающие точность нанесения и стабильность печатных структур.

В качестве подложек, на которые наносятся проводящие чернила, наиболее широко применяются кремниевые пластины с оксидным слоем (Si/SiO₂), стеклянные подложки, полиимидные плёнки и композитные материалы. Кремниевые подложки традиционно используются для исследований из-за их совместимости с методами микроскопии и электрических измерений. Стеклянные и полиимидные основы, напротив, востребованы в гибкой электронике и при создании сенсорных элементов, где требуется сочетание прозрачности и механической гибкости. Для судовой электроники особый интерес представляют полиимидные материалы (например, Kapton), устойчивые к воздействию влаги, солей и температурных колебаний.

Выбор проводящих чернил определяет не только электрические свойства полученных контактов, но и совместимость технологии с подложкой. Наиболее распространены серебряные, медные и углеродные чернила. Серебряные чернила представляют собой суспензию наночастиц Ag в органическом растворителе, обладающую высокой электропроводностью и стабильностью. Они обеспечивают формирование сплошных проводящих дорожек при отжиге уже при 100–150 °C, что делает их подходящими для работы с чувствительными материалами. Медные чернила дешевле и обладают сопоставимой проводимостью, однако склонны к окислению, что снижает долговечность контактов в морской атмосфере. Углеродные и графеновые чернила, напротив, имеют более низкую проводимость, но обеспечивают гибкость, химическую стойкость и устойчивость к коррозии. Комбинированные составы (например, Ag + C или Ag + графен) позволяют добиться компромисса между электропроводностью и механической прочностью [7].

Процесс нанесения чернил может осуществляться различными способами, которые отличаются по точности и доступности. В лабораторных условиях наиболее часто используется микрошприц, обеспечивающий ручное нанесение линий шириной от 100 до 500 мкм. Этот метод не требует сложного оборудования и позволяет точно позиционировать электрод относительно области многослойного материала. Трафаретная печать, реализуемая через шаблон с вырезанными отверстиями, применяется для серийного воспроизведения контактов и печатных рисунков. Более сложные методы, такие как струйная и аэрозольная печать, обеспечивают высокое разрешение (до 20 мкм), но требуют специализированных принтеров и программного управления, что ограничивает их применение в университетских и маломасштабных лабораториях.

После нанесения чернил проводится термическая обработка, направленная на удаление растворителя и спекание наночастиц. В качестве нагревательных устройств применяются лабораторные сушильные шкафы, инфракрасные лампы или термопластины. Для большинства составов достаточно температуры 120–150 °C в течение 1–2 ч, что обеспечивает формирование непрерывной проводящей сети. В некоторых случаях используется ультрафиолетовый или микроволновой отжиг, позволяющий ускорить процесс и избежать перегрева подложки.

Контроль качества сформированных контактов осуществляется при помощи оптической микроскопии, измерения вольт-амперных характеристик и оценки сопротивления с помощью мультиметров или прецизионных источников тока. Для более детального анализа структуры и микротрещин применяются зондовые станции и электронная микроскопия. Эти методы позволяют выявлять дефекты, неоднородности покрытия и зоны неполного спекания.

В лабораторных условиях применяются в основном серебряные и углеродные чернила, а также доступное лабораторное оборудование [2–4]. Такой подход демонстрирует, что даже при ограниченных ресурсах можно реализовать технологию прямой печати для создания рабочих образцов электроконтактов. Для судовой электроники это особенно важно, так как технология не требует сложных условий и может быть воспроизведена в сервисных центрах или научных подразделениях судостроительных предприятий.

Таким образом, подбор материалов и оборудования для прямой печати является ключевым фактором, определяющим качество, надёжность и долговечность создаваемых контактов. Комбинация серебряных чернил и полиимидных подложек в сочетании с умеренным термическим режимом обеспечивает оптимальный баланс между электрическими характеристиками, коррозионной стойкостью и технологической простотой, что делает этот метод перспективным для применения в судовых электронных системах.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Результаты исследований и моделирования

В рамках настоящей работы проведены экспериментальные исследования, направленные на проверку возможности формирования надёжных электроконтактов на многослойных материалах методом прямой печати и анализ их электрических характеристик. Эксперименты проводились в лабораторных условиях с использованием доступного лабораторного оборудования: микрошприца для нанесения чернил, лабораторной сушильной печи и стандартных средств электрических измерений.

В качестве канального материала использовались графеновые чешуйки, полученные методом механической эксфолиации с поверхности высокоочищенного графита. Подложки из кремния с оксидным слоем толщиной 90 нм предварительно очищались в изопропаноле и просушивались на воздухе. После оптического контроля и идентификации областей с графеном на них наносились серебросодержащие чернила отечественного производства. Нанесение выполнялось вручную под микроскопом с помощью микрошприца, что обеспечивало точное совмещение контактных площадок с активной зоной материала.

После печати образцы подвергались термообработке при температуре 120 °C в течение 2 ч. В процессе отжига происходило испарение растворителя, агрегация наночастиц серебра и формирование сплошного проводящего слоя. Контакты приобретали характерный металлический блеск и сохраняли механическую целостность при многократных измерениях. Электрические испытания проводились в двухточечной схеме с использованием источника постоянного тока и цифрового вольтметра. Вольт-амперные характеристики регистрировались в диапазоне от –1 до +1 В.

Полученные зависимости имели линейный характер без признаков выпрямления, что свидетельствует о формировании омического контакта между металлическими чернилами и графеновым каналом. Среднее значение сопротивления составило 2,3–2,7 кОм·мкм. Данные продемонстрированы на рис. 2.

 

Рис. 2. Вольт-амперная характеристика, подтверждающая омический характер контакта (а); передаточная характеристика графенового канала при комнатной температуре, демонстрирующая амбиполярное поведение (а).

Fig. 2. Current–voltage characteristics confirming the ohmic behavior of the contact (а); transfer characteristics of the graphene channel at room temperature demonstrating ambipolar behavior (b).

 

ОБСУЖДЕНИЕ

Обсуждение результатов

Полученные значения сопротивления согласуются с данными, приведёнными в зарубежных публикациях для аналогичных структур [4]. Контакты сохраняли стабильность при многократных циклах измерений и не демонстрировали деградации после хранения на воздухе в течение нескольких дней.

Для дополнительной проверки функциональности печатных контактов был изготовлен прототип полевого транзистора с графеновым каналом и задним затвором. Подложка из сильно легированного кремния использовалась в качестве затворного электрода, а SiO₂ выполнял роль диэлектрика. При фиксированном напряжении сток–исток и варьировании напряжения затвора наблюдалась слабая модуляция тока, характерная для амбиполярного поведения графена, с минимумом проводимости вблизи нулевого смещения — так называемой точкой Дирака. Эти результаты подтверждают, что контакты обеспечивают адекватное электрическое соединение без искажения электронной структуры графенового канала.

Помимо экспериментальных испытаний были выполнены расчётные и модельные исследования, направленные на теоретическое подтверждение полученных данных. Для оценки высоты барьера Шоттки использовалась модель Шоттки–Мотта, связывающая работу выхода металла с электронным сродством полупроводника. Для пары серебро–MoS₂ получено значение барьера порядка 0,3 эВ, что указывает на благоприятные условия для инжекции носителей и формирование омического контакта. Для графена, обладающего квазиметаллическими свойствами, расчёты показали близость уровней Ферми и работы выхода серебра, что также способствует минимизации переходного сопротивления.

Кроме того, моделирование в программных средах, аналогичных COMSOL Multiphysics и ANSYS Maxwell, позволило визуализировать распределение электрического поля в структуре с печатными электродами. Было установлено, что наиболее равномерное распределение достигается при ширине контактных площадок не менее 50 мкм и толщине печатного слоя около 1 мкм. Снижение этих параметров приводит к росту плотности тока на краях контакта и возможным зонам локального перегрева.

Для оценки взаимодействия чернил с поверхностью графена использовалась модель смачиваемости, основанная на уравнении Юнга: ${\gamma }_{SV}\text{}={\gamma }_{SL}\text{}+{\gamma }_{LV}\text{cos}\mathrm{\theta }$, где ${\gamma }_{SV}$, ${\gamma }_{SL}$, ${\gamma }_{LV}$ — поверхностные энергии границ раздела «твёрдое–газ», «твёрдое–жидкость» и «жидкость–газ» соответственно, θ — краевой угол смачивания. Уменьшение угла θ способствует улучшению адгезии и равномерности контакта. Расчёты показали, что угол смачивания серебряных чернил на подложке Si/SiO₂ снижается при предварительной плазменной обработке, что улучшает равномерность нанесения и адгезию проводящего слоя. Таким образом, сочетание экспериментальных и теоретических результатов подтверждает применимость метода прямой печати для формирования стабильных и низкоомных контактов на многослойных материалах.

Практическая значимость полученных данных заключается в возможности их масштабирования на реальные конструкции судовой электроники. Контакты, созданные прямой печатью, могут использоваться при создании гибких сенсоров, управляющих модулей и измерительных узлов, где требуется высокая надёжность при воздействии вибраций и соляных аэрозолей. Минимальная потребность в сложном оборудовании делает технологию особенно перспективной для интеграции в учебные и исследовательские лаборатории инженерных вузов, а также для сервисных подразделений судостроительных предприятий.

Для оценки эффективности метода проведено сравнение контактного сопротивления, полученного методом прямой печати, с данными для традиционных прямых контактов на различных многослойных материалах (рис. 3).

 

Рис. 3. Сравнение удельного контактного сопротивления для различных многослойных материалов при использовании печатных и традиционных контактов.

Fig. 3. Comparison of specific contact resistance for various multilayer materials using printed and conventional contacts.

 

Перспективы применения технологии в судовой электронике

Результаты проведённого исследования показывают, что технология прямой печати обладает высоким потенциалом для внедрения в производство и разработку электронных компонентов судовых систем. Современные тенденции в судостроении и морском приборостроении связаны с переходом к интеллектуальным и распределённым системам контроля, включающим большое количество сенсоров, исполнительных модулей и блоков управления [8]. Для таких систем требуется компактная, надёжная и ремонтопригодная элементная база, устойчивая к воздействию влаги, вибрации и коррозии.

Применение многослойных материалов, в частности графена и дихалькогенидов переходных металлов, открывает возможности для создания гибких и высокочувствительных устройств. Они могут использоваться в качестве активных элементов сенсоров давления, температуры, влажности или химического состава среды, а также в составе гибких печатных плат и антенн связи. Технология прямой печати обеспечивает простое и низкотемпературное формирование электродов к таким материалам без применения дорогостоящих установок, что делает её привлекательной для производственных предприятий судостроительного профиля.

Одним из ключевых преимуществ данного подхода является возможность локального восстановления или модернизации электронных узлов. В случае повреждения печатной дорожки или контакта ремонт может быть выполнен непосредственно на борту судна — путём нанесения нового слоя проводящих чернил и последующего локального нагрева. Это значительно сокращает время технического обслуживания и повышает эксплуатационную готовность оборудования.

Особый интерес представляют гибкие и носимые сенсорные системы, размещаемые на внутренних и наружных поверхностях корпуса судна. На основе графена и многослойных материалов могут быть созданы тонкоплёночные сенсоры, фиксирующие деформации корпуса, колебания, утечки или изменения температуры в реальном времени. Прямая печать позволяет формировать подобные структуры на изогнутых и композитных подложках, включая полиимидные и углепластиковые поверхности, что существенно расширяет возможности интеграции электроники в конструкцию корабельных систем.

Кроме того, метод может быть использован при разработке малогабаритных измерительных устройств и модулей автоматики, где важны минимальные габариты и масса. Благодаря возможности печати на гибких основах можно создавать плоские многослойные платы с интегрированными контактами и сенсорами, объединяя функции измерения и передачи данных. Это направление особенно актуально для морских робототехнических систем, подводных дронов и автономных навигационных комплексов.

Не менее значимой сферой применения является образовательная и исследовательская деятельность. Простота и безопасность технологии делают её удобной для использования в университетских лабораториях и инженерных центрах. Студенты могут выполнять практические эксперименты по формированию контактов, измерению электрических характеристик и моделированию процессов без необходимости обращения к дорогостоящему оборудованию. Таким образом, технология прямой печати способствует не только развитию научных исследований, но и формированию инженерных компетенций в области микро- и наноэлектроники.

С точки зрения промышленного применения, внедрение аддитивных технологий в судостроении соответствует мировым тенденциям цифровизации и локализации производства. Возможность изготовления электронных компонентов непосредственно вблизи места сборки оборудования, без участия внешних подрядчиков, повышает технологическую независимость и ускоряет цикл проектирования. Использование отечественных материалов и разработок также способствует снижению зависимости от импортных поставок и развитию собственных компетенций в области функциональных покрытий и печатной электроники.

Таким образом, технология прямой печати может рассматриваться как основа для создания нового класса электронных решений, интегрированных в судовые системы. Её применение позволит повысить надёжность, снизить себестоимость и обеспечить адаптивность электронных компонентов, что имеет стратегическое значение для дальнейшего развития морской техники и приборостроения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе проведённого исследования рассмотрены физико-химические основы формирования электроконтактов на многослойных материалах, а также возможности применения технологии прямой печати в судовой электронике. Анализ литературных источников и результаты лабораторных экспериментов показали, что данный метод является перспективной альтернативой традиционным литографическим технологиям, требующим сложного оборудования и агрессивных химических реагентов.

Экспериментальные исследования подтвердили возможность формирования омических контактов с использованием серебросодержащих чернил при температуре отжига не выше 150 °C. Полученные контакты обладали низким сопротивлением, стабильностью электрических характеристик и хорошей адгезией к подложкам из кремния и полиимида. Теоретическое моделирование показало, что при правильном подборе параметров печати и геометрии электродов возможно минимизировать контактное сопротивление и обеспечить равномерное распределение тока.

Практическая значимость технологии заключается в её доступности и универсальности. Прямая печать позволяет создавать проводящие элементы на различных типах подложек без использования дорогостоящих установок, что делает её подходящей для лабораторных, учебных и производственных условий. Для судовой электроники это открывает возможность изготавливать и ремонтировать элементы сенсорных систем, управляющих модулей и измерительных узлов непосредственно на производстве или в сервисных подразделениях.

Полученные результаты подтверждают, что прямая печать может стать эффективным инструментом для разработки нового поколения электронных компонентов морской техники. Она обеспечивает сочетание технологической простоты, низкой себестоимости и высокой надёжности, что особенно важно для эксплуатации в агрессивных условиях морской среды. В перспективе дальнейшие исследования должны быть направлены на оптимизацию состава чернил, снижение температуры отжига, повышение долговечности контактов и изучение возможностей интеграции технологии в гибкие и композитные материалы судовых систем.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. А.В. Иванов — определение концепции, разработка методологии, написание черновика рукописи; В.Л. Благодатнов — работа с данными, анализ данных, написание черновика рукописи; В.В. Ваганов — разработка методологии, написание черновика рукописи. Все авторы одобрили рукопись (версию для публикации), а также согласились нести ответственность за все аспекты настоящей работы, гарантируя надлежащее рассмотрение и решение вопросов, связанных с точностью и добросовестностью любой её части.

Источники финансирования. Отсутствуют.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии отношений, деятельности и интересов за последние три года, связанных с третьими лицами (коммерческими и некоммерческими организациями), интересы которых могут быть затронуты содержанием статьи.

Оригинальность. При проведении исследования и создании настоящей статьи авторы не использовали ранее полученные и опубликованные сведения (данные, текст, иллюстрации).

Доступ к данным. Все данные, полученные в настоящем исследовании, представлены в статье.

Генеративный искусственный интеллект. При создании настоящей статьи технологии генеративного искусственного интеллекта не использовали.

Рассмотрение и рецензирование. Настоящая работа подана в журнал в инициативном порядке и рассмотрена по обычной процедуре. В рецензировании участвовали один внешний рецензент, член редакционной коллегии и главный редактор издания.

ADDITIONAL INFORMATION

Author contributions: A.V. Ivanov: conceptualization, methodology, writing—original draft; V.L. Blagodatnov: data curation, formal analysis, writing—original draft; V.V. Vaganov, methodology, writing—original draft. All the authors approved the version of the manuscript to be published and agreed to be accountable for all aspects of the work, ensuring that questions related to the accuracy or integrity of any part of the work are appropriately investigated and resolved.

Funding sources: No funding.

Disclosure of interests: The authors have no relationships, activities, or interests for the last three years related to for-profit or not-for-profit third parties whose interests may be affected by the content of the article.

Statement of originality: No previously obtained or published material (text, images, or data) was used in this study or article.

Data availability statement: All data obtained in this study are available in this article.

Generative AI: No generative artificial intelligence technologies were used to prepare this article.

Provenance and peer review: This paper was submitted unsolicited and reviewed following the standard procedure. The peer review process involved one external reviewer, a member of the Editorial Board, and the Editor-in-Chief.

About the authors

Alexander V. Ivanov

Saint Petersburg State Marine Technical University

Email: iptranspb@gmail.com
SPIN-code: 2654-9993

Dr. Sci. (Engineering), Director of Publishing House

Russian Federation, Saint Petersburg

Vladislav L. Blagodatnov

Peter the Great Saint Petersburg State Polytechnic University

Author for correspondence.
Email: lolokin.khv@gmail.com

Master’s student of the Higher School of Automation and Robotics

Russian Federation, Saint Petersburg

Vyacheslav V. Vaganov

Peter the Great Saint Petersburg State Polytechnic University

Email: prvaganov_spb@mail.ru
SPIN-code: 8051-7768

Cand. Sci. (Engineering), Senior Researcher, Associate Professor of the Higher School of Automation and Robotics

Russian Federation, Saint Petersburg

References

Supplementary files