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美國(guó)萊斯大學(xué)和新加坡國(guó)立大學(xué)科學(xué)家共同開(kāi)發(fā)出一種近場(chǎng)微波3D打印新工藝，突破了困擾電子產(chǎn)品制造領(lǐng)域十余年的困局：如何在加熱打印油墨時(shí)不傷及下方已鋪好的材料，從而讓不同性能的材料在電子產(chǎn)品制造中一次成型。相關(guān)論文發(fā)表于新一期《科學(xué)進(jìn)展》雜志。

研究團(tuán)隊(duì)使用一種受超材料啟發(fā)的近場(chǎng)電磁結(jié)構(gòu)（Meta-NFS），將微波能量壓縮進(jìn)一個(gè)僅有發(fā)絲粗細(xì)的封閉加熱區(qū)，使其在3D打印過(guò)程中只對(duì)電子墨水定點(diǎn)加熱，周?chē)牧蟿t安然無(wú)恙，大大降低了損傷風(fēng)險(xiǎn)。

團(tuán)隊(duì)表示，這種選擇性加熱的能力，讓他們得以在溫度敏感材料的“包圍圈”中，對(duì)油墨的功能屬性進(jìn)行空間編程。這意味著，無(wú)需繁復(fù)設(shè)施與密集手工，Meta-NFS與3D打印技術(shù)結(jié)合，就能將各種形態(tài)的電子線(xiàn)路植入生物聚合物乃至活體組織等各種基材之中。

測(cè)試結(jié)果顯示，即便在單次打印中，新系統(tǒng)也能對(duì)電子元件的功能特性連續(xù)進(jìn)行空間編程。例如，只需微調(diào)微波參數(shù)，就能精準(zhǔn)把握加熱溫度，從而控制打印顆粒的微觀(guān)結(jié)構(gòu)。如此一來(lái)，單次打印就能創(chuàng)建機(jī)械和電子性能存在數(shù)量級(jí)差異的多功能電路，且全程無(wú)需更換材料。

該近場(chǎng)微波打印技術(shù)能現(xiàn)場(chǎng)處理并編程從金屬、陶瓷到熱固性聚合物的各類(lèi)材料。即便目標(biāo)材料被層層包裹，微波的選擇性穿透力依然能深入內(nèi)部精準(zhǔn)加熱。

作為概念驗(yàn)證，團(tuán)隊(duì)將無(wú)線(xiàn)應(yīng)變傳感器直接打印在常用于人工關(guān)節(jié)的超高分子量聚乙烯上，造出能監(jiān)測(cè)應(yīng)力與磨損的“電子增強(qiáng)”植入物。他們還將無(wú)線(xiàn)傳感器直接印在了牛股骨與鮮活的葉片表面，為理解和控制生物過(guò)程開(kāi)辟了全新可能。