Команда исследователей Университета Райса (США) под руководством профессора Йонг Лин Конга разработала метод 3D-печати электроники со сфокусированными микроволнами. В новой и перспективной технологии Meta-NFS (Micro-wave Near-Field Synthesis), используют сфокусированные микроволны для 3D-печати с локальным нагревом материала. Об открытии сверхточной печати и воздействии с помощью сфокусированных микроволновых лучей – микроволнами избирательно на участок толщиной в человеческий волос в апреле 2026 года сообщили в журнале Science Advances [1].
Исследователи продемонстрировали изготовленные на сверхвысокомолекулярном полиэтилене, биополимере с помощью технологии Meta-NFS беспроводные датчики деформации. Биополимеры уже активно используются при изготовлении протезов суставов [2]. Это чувствительные поверхности, в том числе для медицинских имплантатов. Также напечатаны беспроводные датчики непосредственно на бедренной кости крупного рогатого скота и «живом листе» растения. Создание имплантатов с электронными компонентами позволит в реальном времени отслеживать напряжение или износ элементов без масштабного вмешательства в их структуру.
![Команда исследователей, и авторов усовершенствованной технологии Meta-NFS [3]](https://avatars.dzeninfra.ru/get-zen_doc/271828/pub_69e8ecec0eecd27765b09b9a_69e8ed3dd1333d3e4156fdc0/scale_1200)
Открытие ведёт к новым возможностям для понимания и контроля биологических процессов.
Отдельные перспективы видятся в печати или изменении живых тканей (растения, мышцы, костные образования) человека и животных. Происходит нагрев (воздействие на–) микроскопических участков основы – материалов, живых тканей и кожи живого существа. С этой технологией ожидается огромный прорыв в области медицинской микроэлектроники, трансплантации чипов и лечения живых организмов с помощью СВЧ–излучения. Один из фактических примеров – о чем уже свидетельствуют специалисты ортопеды и травматологи – возможность наращивания костной ткани в организме человека без инвазивного и хирургического вмешательства.
Возможный пример будущего технологии Meta-NFS в медицине
К примеру, человек получивший травму – перелом ключицы ранее под наблюдением дипломированных врачей соответствующей специализации либо оперировался (кости соединялись), либо до 60 дней с помощью гипса фиксировалась поврежденная область без хирургического вмешательства. В последнем случае кости срастались сами, но для это применяли специальные таблетки с высоким содержанием витамина D, кальция и коллагена. Автор сам проходил через это после того, как разбился на тюбинге, ударившись о дерево при спуске с высокой горы. Теперь с новой технологией рост костной ткани возможен более быстрыми и безопасными способами.
Будущее открытия в области усовершенствования 3D–принтеров обоснованно видится в увеличении точности изготовления деталей из разных, в том числе твердых материалов, металлов. В практическом эксперименте исследователи сосредоточили микроволновую энергию в зоне размером с человеческий волос и обеспечили точечный нагрев микроэлемента в процессе печати.
Есть основания полагать, что за изобретения в рассматриваемой области можно получить внимание Нобелевского комитета.
Особенности технологии
Локальный нагрев, экологичность производства и точность выработки деталей – ключевые особенности новой технологии. При локальном нагреве в режиме сбережения энергии микроволны концентрируются, «сжимаются», не влияя на чувствительные материалы вокруг зоны печати. По условной аналогии это можно разъяснить как нагрев в камере бытовой микроволновой печи отдельно выбранной капли в стакане, к примеру, молока.
Достигнутые результаты в технологии печати с высокой точностью подтверждает и раскрывает перспективы персонализированных биосенсоров в устройствах носимой электроники в том числе портативного формата.
Теперь возможно создание компонентов на органических и гибких поверхностях, не выдерживающих по свойствам традиционных методов нагрева, таковы особенности гибридной технологии в помощь разработчикам электронных устройств нового поколения, что ранее считалось невозможным.
Способ воздействия микроволнами высокой концентрации на электронные и механические конструкции позволяет точечно изменять их структуру. Это упрощает последующий монтаж электронных устройств и расширяет выбор материалов – металлов, керамики и полимеров.
С практическим применением в биологических средах и в разработке новых типов устройств технология Meta-NFS открывает новые направления в медицине, робототехнике, создании электронных систем с высокой степенью интеграции, к примеру, деталей для БПЛА следующего поколения и «мягких роботов» с интегрированной электронной функциональностью.
Андрей Кашкаров
Использованы источники:
- Цзянь Тэн и др., Трехмерная печать электроники на основе наноматериалов с использованием ближнеполевой электромагнитной структуры, вдохновленной метаматериалами, Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.adz7415
Больше интересного – на медиапортале https://www.cta.ru/