莱斯大学的一个研究团队开发了一种使用聚焦微波的3D打印工艺，用于将功能性电子器件集成到多材料结构中，这包括温度敏感的聚合物和活体生物组织。

该团队在乔治·R·布朗工程与计算学院的助理教授张永琳的领导下，与新加坡国立大学的何副教授合作，近期开发了这项新技术。

他们面临的核心挑战是电子3D打印领域长期存在的难题：激活印刷电子墨水所需的热处理会损坏周围的材料。

这导致现有制造流程依赖于将电子部件单独制造，再通过复杂工艺进行组装。

为解决此问题，团队开发了一种名为Meta-NFS的装置，它能将微波能量限制在仅有人的头发丝直径大小的加热区域内。

这种聚焦能量足以对墨水进行原位后处理，同时保持周围材料的温度相对较低。

张教授解释，选择性加热打印材料的能力使他们能够对墨水的功能特性进行空间编程，即使其被温度敏感材料包围。

这使得自由形态的电子器件能够被集成到广泛的基底上，包括聚合物和活体生物组织，所有操作都能在一台台式大小的打印机内完成。

该工艺适用于金属、陶瓷和热固性聚合物，通过调整微波参数来控制颗粒微结构，并在单次打印运行中实现力学和电子性能的差异，从而制造出多功能电路。

作为概念验证，该团队已成功将无线应变传感器打印在了用于关节置换的聚合物上，以及牛的股骨和一片活叶子上。

目前，该小组正将此方法应用于可诊断的入口电子系统、与生物器官接口的仿生设备，以及集成电子器件的3D打印软体机器人。

张教授补充道，这项技术使他们能够开发出以前无法构建的新型混合电子设备，为应对未满足的社会需求提供了新的能力。