Сегодня 16 июня 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 🔥
Teams научили отслеживать сотрудников через корпоративный Wi-Fi — Microsoft уверяет, что это не слежка 11 мин.
Double Fine, Ninja Theory и другие студии Xbox тоже оказались под угрозой закрытия, но продолжают борьбу за выживание 14 мин.
Индия заблокировала Telegram перед пересдачей аналога ЕГЭ, опасаясь утечек заданий 57 мин.
Fox купила конкурента Netflix за $22 млрд 2 ч.
Microsoft 365 Copilot приспособили для кражи корпоративных данных в хитроумной цепочке 2 ч.
Сюжетная ролевая игра The Life and Suffering of Prince Jerian получила дату выхода, новый трейлер и демоверсию в Steam 2 ч.
Microsoft ускорит встроенные в Windows 11 приложения 3 ч.
Xbox закроет студию Compulsion Games и продолжит увольнять топ-менеджеров в рамках «перезагрузки» 3 ч.
Electronic Arts запустила сервис для рекламодателей, позволяющий интегрировать рекламу в игровой процесс 4 ч.
«Буду смотреть в стену»: Великобритания закроет детям доступ в соцсети 5 ч.
Представлен смартфон Honor X70 Pro Max — большой экран, защита IP69K и батарея на 8560 мА·ч за $295 6 мин.
Qualcomm готовится к миру без приложений и разрабатывает более 40 ИИ-устройств 16 мин.
Чистые убытки OpenAI выросли в восемь раз в прошлом году и достигли $38,5 млрд 2 ч.
DJI представила карманную камеру Osmo Pocket 4P с двумя объективами, «киношными» функциями Ronin и стабилизатором 2 ч.
IMEC создала первый квантовый чип на High-NA EUV — квантовые компьютеры готовят к массовому производству 2 ч.
«Базис» и Т2 развернули первое в России импортонезависимое телеком-облако 2 ч.
«Базис» и Т2 развернули первое в России импортонезависимое телеком-облако 3 ч.
NextSilicon готовит 128-ядерные серверные RISC-V-процессоры для ИИ и НРС 3 ч.
TDK купила Fabric8Labs, разработчика «медной» 3D-печати для уникальных водоблоков СЖО 3 ч.
К Чемпионату мира по футболу в России подскочили продажи телевизоров 3 ч.