집중된 마이크로파로 3D 프린터가 거의 모든 표면에 회로를 융합한다

Rice University 연구진이 Meta-NFS라는 장치를 이용해, 새로 출력한 전도성 잉크만 200마이크로미터 미만 영역에서 선택적으로 가열·소결하는 방법을 제시했다.

• 가열 온도는 잉크는 160°C 이상까지 올리면서도 주변 기판은 차갑게 유지한다.
• 기존 근거리 마이크로파 소결 장치의 에너지 전달 효율이 8.5% 수준인 반면, Meta-NFS는 **79.5%**까지 끌어올렸다.
• 그래핀 중간층은 마이크로파 에너지의 **최대 50%**를 흡수해, 적외선 레이저 방식보다 훨씬 국소적으로 가열할 수 있다.
• 이를 통해 은 나노입자 잉크의 전기적 저항률을 3자릿수 이상 범위로 조절할 수 있고, 한 번의 출력 과정에서 기능을 공간적으로 프로그래밍할 수 있다.

검증 시연도 진행됐다.

• 살아 있는 식물 잎, 플라스틱, 실리콘, 종이, 소의 대퇴골 위에 전도성 미세구조를 직접 출력했다.
• 뼈 표면에는 미세 변형을 감지하고 무선 전송하는 무선 strain sensor를 구현했다.
• 초고분자량 폴리에틸렌 같은 의료용 임플란트 소재에도 센서를 출력해, 마모와 응력을 실시간 모니터링하는 방향을 제시했다.

보호하지 않은 회로는 물속에서 약 2.5초 만에 무너졌지만, 실리콘 캡슐화 회로는 300초 이상 전도성을 유지했다. 연구팀은 향후 ingestible electronics, 장기 인터페이스용 bionic devices, 소프트 로봇으로 응용을 넓히고 있다.