Сегодня 07 июля 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Инженеры разработали устройство для печати электроники на живых тканях и хирургических имплантах без их повреждения

Инженеры Университета Райс (Rice University) разработали устройство, которое спекает токопроводящие чернила прямо на живых тканях, костях и хирургических имплантах — без повреждения поверхности. Устройство Meta-NFS передаёт в материал 79,5 % микроволновой мощности против 8,5 % у стандартных зондов, концентрируя энергию в зоне менее 200 микрометров.

 Источник изображений: rice.edu

Источник изображений: rice.edu

Meta-NFS расшифровывается как metamaterial-inspired near-field electromagnetic structure — структура электромагнитного ближнего поля на основе метаматериалов. Устройство объединяет разрезной кольцевой резонатор с конусообразным наконечником: резонатор захватывает и усиливает электромагнитную энергию, наконечник сжимает её до зоны менее 200 микрометров (0,008 дюйма). В результате нанесённый материал разогревается выше 160 °C, а несущая поверхность остаётся холодной.

Роль посредника выполняет графен, который поглощает до 50 % микроволновой энергии, тогда как инфракрасный лазер обеспечивает поглощение лишь на уровне 2,3 %. Регулируя мощность в реальном времени, исследователи меняют кристаллическую структуру наночастиц прямо в ходе печати — без смены материалов. Удельное сопротивление чернил на основе наночастиц серебра варьируется более чем на три порядка, вплоть до значений, близких к проводимости чистого серебра.

До сих пор печатная электроника упиралась в один барьер: печь или лазер нагревают всё в зоне досягаемости, что разрушает живые ткани и большинство медицинских материалов. Лазерное спекание требовало, чтобы поверхность поглощала излучение строго определённой длины волны — это изначально исключало большинство биологических и медицинских материалов.

 Микроэкструзионное сопло наносит токопроводящие чернила, пока соседний зонд одновременно фокусирует микроволновую энергию на свежеотпечатанный материал, спекая его наночастицы в рабочие электрические цепи в режиме реального времени

Микроэкструзионное сопло наносит токопроводящие чернила, пока соседний зонд Meta-NFS одновременно фокусирует микроволновую энергию на свежеотпечатанный материал, спекая его наночастицы в рабочие электрические цепи в режиме реального времени

Команда напечатала токопроводящие микроструктуры на живом растительном листе, пластике, силиконе, бумаге и непосредственно на бедренной кости быка. На кости разместили беспроводной датчик деформации, который фиксировал малые механические отклонения. Схема в силиконовой оболочке сохраняла электропроводность более 300 секунд под водой; незащищённая разрушалась за 2,5 секунды.

Наиболее близкое к практике применение — датчики износа в ортопедических имплантатах. Команда уже напечатала беспроводные датчики на сверхвысокомолекулярном полиэтилене — материале большинства искусственных тазобедренных и коленных суставов. Датчики отслеживают износ и механические напряжения в режиме реального времени, не нарушая структуры импланта и не требуя дополнительных операций. Следующие направления — проглатываемые диагностические системы, устройства прямого сопряжения с органами и роботы с электроникой, встроенной в конструкцию.

 Объёмные электропроводящие конструкции, напечатанные послойным методом: устройство спекает каждый слой наночастиц серебра непосредственно в ходе печати, формируя свободностоящие трёхмерные структуры без термического воздействия на окружающую поверхность

Объёмные электропроводящие конструкции, напечатанные послойным методом с применением Meta-NFS: устройство спекает каждый слой наночастиц серебра непосредственно в ходе печати, формируя свободностоящие трёхмерные структуры без термического воздействия на окружающую поверхность

«Возможность избирательно нагревать печатаемые материалы позволяет задавать их функциональные свойства в нужных точках пространства даже в окружении термочувствительных материалов, — сообщил руководитель исследования, младший профессор кафедры машиностроения Школы инженерии и вычислительных наук имени Джорджа Р. Брауна при Университете Райс Йон Линь Кон (Yong Lin Kong). — Это позволяет размещать электронику произвольной конфигурации на широком спектре основ, включая биополимеры и живые ткани, с помощью настольного принтера — без сложных производственных условий и трудоёмких ручных операций».

Источники:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Создатели Hitman и 007 First Light закроют офис в Стамбуле на благо онлайновой ролевой игры Project Fantasy 52 мин.
State of Decay 3 сможет обойти стороной Game Pass, несмотря на финансирование от Xbox 2 ч.
Microsoft выделила $2,5 миллиарда, чтобы приобщать клиентов к ИИ 2 ч.
Google разрешила себе обучать ИИ на файлах пользователей из поисковых запросов, но от этого можно отказаться 2 ч.
Meta грозят штрафы на $1,5 трлн по делам о зависимости детей от Instagram и Facebook 3 ч.
Google подготовила радикальный дизайн «Переводчика» 3 ч.
Windows 11 начала «съедать» до 500 Гбайт на диске — Microsoft признала баг 3 ч.
«Спрашиваю для друга»: сооснователь Arkane поинтересовался у гендиректора Xbox, сколько стоит выкупить студию 5 ч.
Microsoft начала тестировать функцию Cloud Rebuild — облачное восстановление засбоившей Windows 11 6 ч.
Американские компании массово переходят на китайский ИИ — решения OpenAI и Anthropic стали слишком дороги 6 ч.
Российские власти не будут вводить плату за иностранный трафик 8 мин.
«Совкомбанк»: в 2026 году капитальные затраты на новые ЦОД в России сократятся на треть 20 мин.
Anthropic готова потратить миллиарды долларов на ЦОД в Австралии, но взамен требует переписать законы об интеллектуальной собственности 2 ч.
Роботакси Waymo породили хаос на улицах Сан-Франциско на День независимости США 2 ч.
Бум ИИ обойдётся в $11 трлн — без гигантских долгов рынок уже не справится 3 ч.
Суд отверг попытку Илона Маска избежать ответственности по делу о покупке Twitter 3 ч.
Канадская Coractive взялась за развитие полого оптоволокна 4 ч.
Кастомный IRHX AWS на 9 % сократит расход воды в ЦОД 5 ч.
Бюджетный смартфон Nothing Phone (4b) представлен официально по цене €329 5 ч.
Представлены беспроводные наушники Nothing Ear (3a) с 32 Мбайт памяти, смарт-функциями и активным шумоподавлением за €99 5 ч.