Сегодня 27 сентября 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 🔥
Продажи Wardogs превысили три миллиона копий — шутер номинирован на премию Golden Joystick Awards 2 ч.
Новая статья: Marvel’s Wolverine — самый высокобюджетный IQ-тест. Рецензия 15 ч.
Supergiant отметила годовщину Hades 2 бесплатным музыкальным концертом по игре и анонсом документального фильма о разработке 22 ч.
ИИ-агенты OpenAI слили в интернет 53 изображения пользователей ChatGPT — заметили это лишь спустя время 23 ч.
Claude нашёл «новый CRISPR», но учёные засомневались в значимости открытия Anthropic 26-09 14:03
ИИ-агенты OpenAI оставили миллион следов взлома Hugging Face в открытом интернете 26-09 13:39
Qualcomm раскрыла план по освобождению от монополии Nvidia в сфере ИИ 26-09 10:28
ИИ-агенты OpenAI массово атаковали базы данных онлайн в поисках малоизвестных сведений 26-09 09:15
Из Google DeepMind ушёл ещё один сотрудник, опасающийся разработки сверхмощного искусственного интеллекта 26-09 09:10
Дональд Трамп и Си Цзиньпин обсудили вопросы безопасности ИИ при личной встрече, но воздержались от подробных заявлений 26-09 09:04
Erying представила MoDT-платы с Core i7-13798HRE и Core i5-13598HRE для сборки недорогих игровых ПК 15 ч.
MSI IPC представила мини-компьютер MS-C9ZA на базе NVIDIA Jetson Orin Nano для периферийного ИИ 18 ч.
TerraMaster представила стоечные NAS семейства 725 Series на базе Intel Xeon 18 ч.
Обнаружить микробную жизнь на спутнике Сатурна Энцеладе может оказаться проще 26-09 13:42
К запуску подготовлен первый аппарат Otter для сервисного обслуживания спутников в космосе 26-09 10:19
Подорожавшая память грозит добить дешёвые ноутбуки — Qualcomm обещает спасение в виде Snapdragon C 26-09 09:52
Solidigm собралась привлечь $15 млрд в ходе IPO, которое станет крупнейшим в истории США 26-09 06:34
Tesla пока не может выйти на запланированный объём производства 20 000 роботов Optimus в неделю 26-09 06:00
MSI представила три AM4-платы на чипсете AMD B550 для процессоров Ryzen 3000, 4000G и 5000 26-09 05:57
Слухи: Apple до конца года выпустит iPad mini с OLED-экраном, колонки HomePod mini 2 и приставки Apple TV 4K 26-09 00:03