近場微波3D列印新工藝面世

    美國萊斯大學和新加坡國立大學科學家共同開發出一種近場微波3D列印新工藝，突破了困擾電子產品製造領域十餘年的困局：如何在加熱列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品製造中一次成型。相關論文發表於新一期《科學進展》雜誌。

    研究團隊使用一種受超材料啟發的近場電磁結構(Meta-NFS)，將微波能量壓縮進一個僅有髮絲粗細的封閉加熱區，使其在3D列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程式設計。這意味着，無需繁複設施與密集手工，Meta-NFS與3D列印技術結合，就能將各種形態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，即便在單次列印中，新系統也能對電子元件的功能特性連續進行空間程式設計。例如，只需微調微波參數，就能精準把握加熱溫度，從而控制列印顆粒的微觀結構。如此一來，單次列印就能創建機械和電子性能存在數量級差異的多功能電路，且全程無需更換材料。該近場微波列印技術能現場處理並程式設計從金屬、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部精準加熱。

    作為概念驗證，團隊將無線應變感測器直接列印在常用於人工關節的超高分子量聚乙烯上，造出能監測應力與磨損的“電子增強”植入物。他們還將無線感測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闢了全新可能。

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