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加州大學用3D打印機打印無線標簽用于牛奶鮮度檢測

摘要：: 美國加州大學伯克利分校(UCB)與臺灣新竹交大宣布，利用3D打印機制作了可以掌握牛奶鮮度的牛奶盒蓋“smartcap”。在盒裝牛奶的盒蓋中形成的電路概要。在盒內有牛奶的狀態下稍微晃一下牛奶盒，牛奶就會流入盒蓋的電容器之間，成為電容器的“介電體”。

【CPP114】訊：美國加州大學伯克利分校(UCB)與臺灣新竹交大宣布，利用3D打印機制作了可以掌握牛奶鮮度的牛奶盒蓋“smartcap”。論文發表在《Microsystems&Nanoengineering》上。

在盒裝牛奶的盒蓋中形成的電路概要。在盒內有牛奶的狀態下稍微晃一下牛奶盒，牛奶就會流入盒蓋的電容器之間，成為電容器的“介電體”。

利用此次的技術在樹脂中試制的無源元件群。左起依次為電阻器、電感器、電容器、三維LC電路。中間的是1美分硬幣。前面的試制品中的“BSACCal”是加州大學伯克利分校傳感器和執行器中心的縮寫。

該盒蓋作為一種無線標簽發揮作用。具體來說，在盒蓋上形成了由電容器和電感器構成的共振電路，電容器的電極之間積存的牛奶，作為電容器的介電體工作。從外部的無線標簽讀取器接收到電波后，共振頻率會隨著當時的牛奶狀態變化，由此掌握牛奶的鮮度。

將盒裝牛奶放在22攝氏度的室內，36小時內細菌會增加，因此共振頻率會降低4.3%。但如果保存在內部溫度為4攝氏度的冰箱里，36小時之后，共振頻率也只降低0.12%。不單單是牛奶，只要是液狀食品都可以利用該方法檢查。

打印后“注入”電路

以前，3D打印機大多采用材料不通電的樹脂，利用3D打印機制造電氣布線的案例比較少。此次，UCB等首先采用樹脂和蠟，用3D打印機“印刷”了包含電路圖案的盒蓋。然后去除蠟，在其中注入銀(Ag)墨，形成了布線、電極、電容器和電感器等。

目前存在制造成本的課題，不過“量產的話，最終成本能降到完全可用于食品包裝的程度”(UCB機械工程系教授、伯克利傳感器和執行器中心聯席主任林立偉)。無線標簽讀取器還可以利用手機等，“用手機就能檢測店鋪貨架上的食品鮮度”。

不過，林立偉認為用3D打印機制作手機等復雜的系統整體比較困難。“估計用3D打印機應對目前的電子電路的微細化非常困難。尤其是用3D打印機制作集成電路，光從成本上看就很困難。不過，需要定制的元件則有很大的可能性”。

林立偉具體列舉了血壓計及肌電傳感器等體內植入用元件等，稱正在推進研究開發。

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