Сегодня 28 мая 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 🔥
Пиратская градостроительная стратегия Corsair Cove получила новый трейлер, дату выхода и демоверсию в Steam 34 мин.
Activision наконец анонсировала Call of Duty: Modern Warfare 4 — первый трейлер, дата выхода и релиз на Switch 2 2 ч.
Собственный мир дикой природы: разработчики Elite: Dangerous анонсировали амбициозный симулятор зоопарков Planet Zoo 2 4 ч.
Хакеры теперь требуют с российских компаний по 50 млн рублей за данные и молчание — а потом охотно торгуются 5 ч.
«Это просто нечто»: геймплейный трейлер метроидвании Silent Planet: Elegy of a Dying World заворожил фанатов Castlevania: Symphony of the Night 8 ч.
Инженера Google арестовали после того, как он заработал $1,2 млн на ставках в Polymarket 9 ч.
«Яндекс» представил Alice AI LLM Flash — быструю ИИ-модель для бизнеса 9 ч.
Инсайдеры показали обложку Call of Duty: Modern Warfare 4 и подтвердили релиз игры на Nintendo Switch 2 10 ч.
ИИ-поиск Google не смог правильно посчитать буквы в слове Google 11 ч.
«Это ловушка»: ветеран Techland объяснил, в чём просчитались разработчики Dying Light 2 Stay Human 11 ч.
Хороший понт дороже денег: вышел складной смартфон Vertu AlphaFold за $13 800 с кожей аллигатора и не новым чипом 22 мин.
В России начались продажи робота-пылесоса Roborock Saros 20 с ИИ для эффективной уборки 31 мин.
Лавры MacBook Neo не дают покоя: Acer представила первый ноутбук на Snapdragon C по «начальной цене» 2 ч.
Chuwi выпустила ноутбук CoreBook Air класса Copilot+ PC — с Intel Core Ultra и безоблачным ИИ 3 ч.
Представлено умное кольцо Oura Ring 5 за $399 — оно на 40 % компактнее и умеет следить за артериальным давлением 3 ч.
Acer представила портативную консоль Predator Atlas 8 на новых Intel Arc G3 3 ч.
Sandisk выпустит антикризисные SATA SSD объёмом до 4 Тбайт — Sandisk 320 и 520 3 ч.
TP-Link представила Archer 8 — свою первую платформу для роутеров с Wi-Fi 8 4 ч.
Qualcomm выпустила процессоры Snapdragon C для Windows-ноутбуков вдвое дешевле MacBook Neo 4 ч.
Fosi Audio выпустила звуковую карту для шутеров — она помогает услышать, где ходят противники 4 ч.