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美國萊斯大學和新加坡國立大學科學家共同開發(fā)出一種近場微波3D打印新工藝，突破了困擾電子產(chǎn)品制造領域十余年的困局：如何在加熱打印油墨時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。相關論文發(fā)表于新一期《科學進展》雜志。

研究團隊使用一種受超材料啟發(fā)的近場電磁結構（Meta-NFS），將微波能量壓縮進一個僅有發(fā)絲粗細的封閉加熱區(qū)，使其在3D打印過程中只對電子墨水定點加熱，周圍材料則安然無恙，大大降低了損傷風險。

團隊表示，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，對油墨的功能屬性進行空間編程。這意味著，無需繁復設施與密集手工，Meta-NFS與3D打印技術結合，就能將各種形態(tài)的電子線路植入生物聚合物乃至活體組織等各種基材之中。

測試結果顯示，即便在單次打印中，新系統(tǒng)也能對電子元件的功能特性連續(xù)進行空間編程。例如，只需微調(diào)微波參數(shù)，就能精準把握加熱溫度，從而控制打印顆粒的微觀結構。如此一來，單次打印就能創(chuàng)建機械和電子性能存在數(shù)量級差異的多功能電路，且全程無需更換材料。

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

作為概念驗證，團隊將無線應變傳感器直接打印在常用于人工關節(jié)的超高分子量聚乙烯上，造出能監(jiān)測應力與磨損的“電子增強”植入物。他們還將無線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程開辟了全新可能。