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数位记忆的RFID标签防伪更创新
作者：张旭卿
来源：台湾“经济部”RFID公领域应用推动办公室
日期：2009-03-02 10:59:20
摘要：未来所有产品，无论货船上的货柜，还是装牛奶的纸盒，都会以无线射频识别(RFID)标签的形式，配备所谓“数位记忆”(digital memory)装置。这种装置会以无线电信号扫描各种资讯，包括产品的产地、目的地以及保存期限等。拜耳材料科技研究人员目前正针对这些无线晶片，进行新材料的研发。
未来所有产品，无论货船上的货柜，还是装牛奶的纸盒，都会以无线射频识别(RFID)标签的形式，配备所谓“数位记忆”(digital memory)装置。这种装置会以无线电信号扫描各种资讯，包括产品的产地、目的地以及保存期限等。拜耳材料科技研究人员目前正针对这些无线晶片，进行新材料的研发。
现在世界各地几乎都看得到回转寿司，小巧精致的美食放在输送带上，不断经过饕客的面前。最近日本出现结合了价格标签的寿司盘，盘子底下装有微小的晶片与天线，可将盘上的食物价格传送至读取器，持续更新帐单。无线射频识别(RFID)技术所制作的智慧晶片，将是资讯科技下一个革命性的产品，只要使用这种方法，即可利用无线电波传送资料，不需要任何实体或可见的接触。
无线射频识别技术将资料与真实世界结合在一起。完整的无线射频识别系统包括晶片、读取器，以及具有资料库介面的软体应用程式。晶片就是一般所说的感应器，需要固定在物体上，读取器则是用于存取晶片的识别代码。无线射频识别标签利用天线接收读取器所发射的无线电波，揭露其中所包含的资讯。
晶片通常含有数字码，代表储存在资料库中的资讯。利用这种方法，全世界每项物件都能拥有清楚的识别资料，不会出错。无线射频识别技术除了使用在寿司盘上，也应用于上一届世界杯足球赛的门票上；再过几年，几乎可用于所有产品，特殊的主动式标签甚至具有自己的微型电脑或资料库。
全球市场120亿美元
根据美国升阳电脑(Sun Microsystems)预估，到了西元2012年，配备无线射频识别晶片的物件数量，最多可达一兆。对经济而言，无线射频识别绝不只是资讯科技方面的议题，而是一种广泛的物流概念，从产业预测即可明显发现其实际情形。根据苏黎士瑞士联邦技术学院(ETH Zurich)所提供的资料，无线射频识别系统的全球市场规模，到西元2010年会成长至惊人的120亿美元，其中40亿为内建电源的主动式标签，55亿为被动式标签，即没有能量来源的标签，另外的20亿则为读取器。
零售部门可说是推动此发展的最大力量，像是麦德龙集团(Metro Group)，目前就针对无线射频识别的使用进行测试，评估是否能作为集团未来商店计画(Future Store Initiative)的一部份。
无线射频识别系统的应用
目前，无线射频识别的应用市场成长缓慢，原因在于无线标签的价格仍偏高。不过，现在已经出现许多应用方式。例说，梵蒂冈图书馆中二百万本的书籍与手稿都装上了无线标签，以加快清点与借阅的程序。在空中巴士A380客机上，则装设有10000个无线射频识别感应器，使维修工人可以快速找到重要组件，而每个重要零件都各有维修记录。
在丹麦，毕伦(Billund)乐高积木乐园里，如果有孩童走失，可以利用他们手臂上配戴的无线射频识别臂环找到家人。另外，巴塞隆纳的巴甲海滩俱乐部(Baja Beach Club)则将一公分大的晶片注射到皮下，作为会员卡之用。德国弗伦斯堡(Flensburg)有间啤酒厂，在所有啤酒桶上安装无线射频识别感应器，让清洁系统判定目前桶中的啤酒类型，自动调整清洁周期的强度。
制作天线的创新银质材料
拜耳研究团队正与丹尼尔?鲁哈德博士(Dr. Daniel Rudhardt)共同努力，要让无线射频识别技术更便宜、更耐用。目前就被动式标签来说，天线、晶片以及基质材料，各占总成本约三分之一。拜耳专家正针对这三种组件研究最佳的材料方案，希望在未来几年进一步降低价格。事实上，目前最可能实现的就是天线所使用的材料。天线材料必须具备金属般的高传导性。拜耳材料科技奈米技术创新经理史提芬?邦穆勒博士(Dr. Stefan Bahnmuller)表示：“最佳选择是利用分散金属粒子所制成的墨水。”
另外，拜耳的研究人员也将注意力放在基质材料上。拜耳材料科技新事业部门电子／电子应用专家马丁?霍普博士(Dr. Martin Hoppe)指出：“这项工作需要专精电子的人才。此外，材料本身的要求非常高，而且每种应用方式都不一样。”
无线射频识别标签让伪造品无所遁形
汽车轮胎中的标签存有制造资讯与生产资料，可以防止低价的仿制品。不过，其材质必须更为强韧，因为晶片如果在400大气压及摄氏180度的条件下，处于多种腐蚀性氧化剂混合的环境中，会产生硫化现象而进入胎壁之中。还不只是这个问题，橡胶轮胎的胎壁是承受变形最严重的部份，车辆在行进的时候，会拉长无线射频识别晶片的基质材料，最多可达其原本长度的10%。
另外，天气寒冷时，晶片的基质材料绝对不能碎裂，不然可能会刺破轮胎。拜耳专家正与制造商一同努力改进标签材质，目前所选的材料是热塑性聚胺酯(TPU)，有各种不同强度及熔点的薄膜可供使用。
目前使用柔软及熔点低的热塑性聚胺酯与其他塑胶结合，结合对象包括用于埋置无线射频识别晶片的聚碳酸酯。德克?舒兹博士(Dr. Dirk Schultze)担任拜耳子公司Epurex应用科技开发与品质部门的主管，他表示：“聚碳酸酯树脂往往太过坚硬，需要有热塑性聚胺酯材质的弹性里层吸收力量，否则可能会在受力后碎裂。”Epurex公司在三年前以独特的“弹性”技术，进入无线射频识别基质薄膜的市场。
防伪身份证件使用的特殊薄膜
Epurex开发出一种结合三层热塑性聚胺酯的夹层材料，厚度薄，适合用于护照上；中层穿孔后可完整容纳晶片，天线则埋置在中层与顶层之间，这样的构造可将晶片与天线间连结变形的可能性降到最低。
Epurex成功的重要推手之一，就是政府机构对提高身份文件安全性的需求。举例来说，美国海关要求身份文件装有无线射频识别晶片，里面含有指纹等生物资料。
使用Epurex制造的热塑性聚胺酯薄膜，晶片、天线、纸张以及聚碳酸酯，聚氯乙烯(PVC)或聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜可在多重步骤的处理下，结合成薄的夹层(0.3至0.4公分)，再运用热力及压力嵌入此夹层，结合在护照的纸张与纸板之间，同时强化了护照的脊部。
理论上，这项程序也可以使用其他塑胶材料，不过热塑性聚胺酯薄膜具有决定性的优势。舒兹博士表示：“如果你想打开它，材料本身就会遭到破坏。”不过，这并不是无线射频识别专家追求创新的终点，他们持续针对薄膜测试新的应用方式。最新的成功实例，开发人员使用特殊的二极体雷射，在摄影胶卷之类的塑胶材料上，首次成功进行个人特征的曝光。使用这种方法，高解析度的黑白相片便可在薄膜上成像，相较于传统的纸本相片，更能有效防止护照伪造。
(文/台湾拜耳材料科技 张旭卿)
现在世界各地几乎都看得到回转寿司，小巧精致的美食放在输送带上，不断经过饕客的面前。最近日本出现结合了价格标签的寿司盘，盘子底下装有微小的晶片与天线，可将盘上的食物价格传送至读取器，持续更新帐单。无线射频识别(RFID)技术所制作的智慧晶片，将是资讯科技下一个革命性的产品，只要使用这种方法，即可利用无线电波传送资料，不需要任何实体或可见的接触。
无线射频识别技术将资料与真实世界结合在一起。完整的无线射频识别系统包括晶片、读取器，以及具有资料库介面的软体应用程式。晶片就是一般所说的感应器，需要固定在物体上，读取器则是用于存取晶片的识别代码。无线射频识别标签利用天线接收读取器所发射的无线电波，揭露其中所包含的资讯。
晶片通常含有数字码，代表储存在资料库中的资讯。利用这种方法，全世界每项物件都能拥有清楚的识别资料，不会出错。无线射频识别技术除了使用在寿司盘上，也应用于上一届世界杯足球赛的门票上；再过几年，几乎可用于所有产品，特殊的主动式标签甚至具有自己的微型电脑或资料库。
全球市场120亿美元
根据美国升阳电脑(Sun Microsystems)预估，到了西元2012年，配备无线射频识别晶片的物件数量，最多可达一兆。对经济而言，无线射频识别绝不只是资讯科技方面的议题，而是一种广泛的物流概念，从产业预测即可明显发现其实际情形。根据苏黎士瑞士联邦技术学院(ETH Zurich)所提供的资料，无线射频识别系统的全球市场规模，到西元2010年会成长至惊人的120亿美元，其中40亿为内建电源的主动式标签，55亿为被动式标签，即没有能量来源的标签，另外的20亿则为读取器。
零售部门可说是推动此发展的最大力量，像是麦德龙集团(Metro Group)，目前就针对无线射频识别的使用进行测试，评估是否能作为集团未来商店计画(Future Store Initiative)的一部份。
无线射频识别系统的应用
目前，无线射频识别的应用市场成长缓慢，原因在于无线标签的价格仍偏高。不过，现在已经出现许多应用方式。例说，梵蒂冈图书馆中二百万本的书籍与手稿都装上了无线标签，以加快清点与借阅的程序。在空中巴士A380客机上，则装设有10000个无线射频识别感应器，使维修工人可以快速找到重要组件，而每个重要零件都各有维修记录。
在丹麦，毕伦(Billund)乐高积木乐园里，如果有孩童走失，可以利用他们手臂上配戴的无线射频识别臂环找到家人。另外，巴塞隆纳的巴甲海滩俱乐部(Baja Beach Club)则将一公分大的晶片注射到皮下，作为会员卡之用。德国弗伦斯堡(Flensburg)有间啤酒厂，在所有啤酒桶上安装无线射频识别感应器，让清洁系统判定目前桶中的啤酒类型，自动调整清洁周期的强度。
制作天线的创新银质材料
拜耳研究团队正与丹尼尔?鲁哈德博士(Dr. Daniel Rudhardt)共同努力，要让无线射频识别技术更便宜、更耐用。目前就被动式标签来说，天线、晶片以及基质材料，各占总成本约三分之一。拜耳专家正针对这三种组件研究最佳的材料方案，希望在未来几年进一步降低价格。事实上，目前最可能实现的就是天线所使用的材料。天线材料必须具备金属般的高传导性。拜耳材料科技奈米技术创新经理史提芬?邦穆勒博士(Dr. Stefan Bahnmuller)表示：“最佳选择是利用分散金属粒子所制成的墨水。”
另外，拜耳的研究人员也将注意力放在基质材料上。拜耳材料科技新事业部门电子／电子应用专家马丁?霍普博士(Dr. Martin Hoppe)指出：“这项工作需要专精电子的人才。此外，材料本身的要求非常高，而且每种应用方式都不一样。”
无线射频识别标签让伪造品无所遁形
汽车轮胎中的标签存有制造资讯与生产资料，可以防止低价的仿制品。不过，其材质必须更为强韧，因为晶片如果在400大气压及摄氏180度的条件下，处于多种腐蚀性氧化剂混合的环境中，会产生硫化现象而进入胎壁之中。还不只是这个问题，橡胶轮胎的胎壁是承受变形最严重的部份，车辆在行进的时候，会拉长无线射频识别晶片的基质材料，最多可达其原本长度的10%。
另外，天气寒冷时，晶片的基质材料绝对不能碎裂，不然可能会刺破轮胎。拜耳专家正与制造商一同努力改进标签材质，目前所选的材料是热塑性聚胺酯(TPU)，有各种不同强度及熔点的薄膜可供使用。
目前使用柔软及熔点低的热塑性聚胺酯与其他塑胶结合，结合对象包括用于埋置无线射频识别晶片的聚碳酸酯。德克?舒兹博士(Dr. Dirk Schultze)担任拜耳子公司Epurex应用科技开发与品质部门的主管，他表示：“聚碳酸酯树脂往往太过坚硬，需要有热塑性聚胺酯材质的弹性里层吸收力量，否则可能会在受力后碎裂。”Epurex公司在三年前以独特的“弹性”技术，进入无线射频识别基质薄膜的市场。
防伪身份证件使用的特殊薄膜
Epurex开发出一种结合三层热塑性聚胺酯的夹层材料，厚度薄，适合用于护照上；中层穿孔后可完整容纳晶片，天线则埋置在中层与顶层之间，这样的构造可将晶片与天线间连结变形的可能性降到最低。
Epurex成功的重要推手之一，就是政府机构对提高身份文件安全性的需求。举例来说，美国海关要求身份文件装有无线射频识别晶片，里面含有指纹等生物资料。
使用Epurex制造的热塑性聚胺酯薄膜，晶片、天线、纸张以及聚碳酸酯，聚氯乙烯(PVC)或聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜可在多重步骤的处理下，结合成薄的夹层(0.3至0.4公分)，再运用热力及压力嵌入此夹层，结合在护照的纸张与纸板之间，同时强化了护照的脊部。
理论上，这项程序也可以使用其他塑胶材料，不过热塑性聚胺酯薄膜具有决定性的优势。舒兹博士表示：“如果你想打开它，材料本身就会遭到破坏。”不过，这并不是无线射频识别专家追求创新的终点，他们持续针对薄膜测试新的应用方式。最新的成功实例，开发人员使用特殊的二极体雷射，在摄影胶卷之类的塑胶材料上，首次成功进行个人特征的曝光。使用这种方法，高解析度的黑白相片便可在薄膜上成像，相较于传统的纸本相片，更能有效防止护照伪造。
(文/台湾拜耳材料科技 张旭卿)
