Сегодня 05 ноября 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».

Было интересно? Скажите об этом Google, чтобы чаще получать ссылки на наши новости про на острие науки

Источники:

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

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Исследование показало, как большие компании последние 26 лет убивали игровые студии 8 мин.
Хакеры взламывали Android-смартфоны через дыры в Chrome и графике Snapdragon 3 ч.
Россияне массово покупают доступ к зарубежным ИИ через серые схемы — с рисками, зато по дешёвке 4 ч.
Apple заверила, что не собирается объединять macOS и iPadOS — хотя они и сближаются 4 ч.
Фанаты призвали правительство Канады выкупить BioWare у EA, а петицию за спасение Mass Effect подписали более 300 тысяч человек 5 ч.
Поставки PS5 рухнули на треть, но прибыль игрового бизнеса Sony взлетела на 83 % 6 ч.
OpenAI убирает зависимость от подписок ChatGPT: корпоративные клиенты теперь приносят больше половины выручки 6 ч.
Apple разрешила себе проверять файлы в iCloud, которыми пользователи делятся по ссылке 7 ч.
ChatGPT научился генерировать гифки — из картинок или по описанию 8 ч.
Apple начала экономить на ИИ: компания урезает сотрудникам бюджеты на использование нейросетей 8 ч.
SpaceX намерена запустить в 2027 году 10 ГВт мощностей ИИ ЦОД — цель представляется достижимой 24 мин.
У неооблачных партнёров Microsoft возникли задержки со строительством ИИ ЦОД 31 мин.
Microsoft не воспользовалась опционом на расширение многомиллиардного договора аренды ИИ ЦОД Nscale 37 мин.
«Защитники энергосети»: OpenAI готова умерить аппетиты своих ИИ ЦОД, на время отдавая на нужды населения до 1 ГВт 42 мин.
AMD добавила машинное обучение в апскейлер для Xbox — FSR 4.1.2 стала доступна разработчикам 2 ч.
Акции IT-гигантов выросли из-за надежд, что демократы в США «приструнят» расходы на ИИ 3 ч.
Автомобили превращаются в шпионов: ИИ-ассистенты собирают личные данные и не всегда понятно, кому их отправляют 4 ч.
Oracle отказалась от облачной ИИ-сделки с Tencent, лишившись многомиллиардного контракта 4 ч.
Дорогая память и дефицит новых игр обрушили прибыль Nintendo 7 ч.
ИИ-бум не оправдал ожиданий инвесторов: Arm не смогла впечатлить прогнозом выручки 7 ч.