加州大学用3D打印机打印无线标签 用于牛奶鲜度检测

　　美国加州大学伯克利分校(UCB)与台湾新竹交大宣布，利用3D打印机制作了可以掌握牛奶鲜度的牛奶盒盖“smartcap”。论文发表在《Microsystems&Nanoengineering》上。

　　照片和图由Sung-YuehWu提供

　　在盒装牛奶的盒盖中形成的电路概要。在盒内有牛奶的状态下稍微晃一下牛奶盒，牛奶就会流入盒盖的电容器之间，成为电容器的“介电体”。

　　利用此次的技术在树脂中试制的无源元件群。左起依次为电阻器、电感器、电容器、三维LC电路。中间的是1美分硬币。前面的试制品中的“BSACCal”是BerkeleySensorandActuatorCenter，UniversityofCalifornia(加州大学伯克利分校传感器和执行器中心)的缩写。

　　摄影：Sung-YuenWu

　　该盒盖作为一种无线标签发挥作用。具体来说，在盒盖上形成了由电容器和电感器构成的共振电路，电容器的电极之间积存的牛奶，作为电容器的介电体工作。从外部的无线标签读取器接收到电波后，共振频率会随着当时的牛奶状态变化，由此掌握牛奶的鲜度。

　　将盒装牛奶放在22摄氏度的室内，36小时内细菌会增加，因此共振频率会降低4.3%。但如果保存在内部温度为4摄氏度的冰箱里，36小时之后，共振频率也只降低0.12%。不单单是牛奶，只要是液状食品都可以利用该方法检查。

　　打印后“注入”电路

　　以前，3D打印机大多采用材料不通电的树脂，利用3D打印机制造电气布线的案例比较少。此次，UCB等首先采用树脂和蜡，用3D打印机“印刷”了包含电路图案的盒盖。然后去除蜡，在其中注入银(Ag)墨，形成了布线、电极、电容器和电感器等。

　　目前存在制造成本的课题，不过“量产的话，最终成本能降到完全可用于食品包装的程度”(UCB机械工程系教授、伯克利传感器和执行器中心联席主任林立伟)。无线标签读取器还可以利用手机等，“用手机就能检测店铺货架上的食品鲜度”(林立伟)。

　　不过，林立伟认为用3D打印机制作手机等复杂的系统整体比较困难。“估计用3D打印机应对目前的电子电路的微细化非常困难。尤其是用3D打印机制作集成电路，光从成本上看就很困难。不过，需要定制的元件则有很大的可能性”(林立伟)。

　　林立伟具体列举了血压计及肌电传感器等体内植入用元件等，称正在推进研究开发。