不久之前，消费者在家中便能3D打印出电子线路和无线传感器。

而如今，加州大学伯克利分校的工程师，和台湾国立交通大学的同仁们，正致力于让3D打印技术能够打印出更多电子组件，例如电阻、变压器、电容器，还有集成无线电气传感系统，让本来就已经厉害的3D技术更上一层楼。目前，他们已经在测试这项技术，为一牛奶纸盒打印一顶无线“智能帽子”，通过内置传感器探测食物是否有变质的迹象。

这项研究于7月20日（周一），在自然出版集团一份开放获取的杂志《微系统与纳米工程》上发表。

在过去的十年当中，一些重大的研究让3D打印技术可以打印出很多类型的产品，包括修复学方面的、医学植入物、玩具、汽车零部件、建筑材料，甚至食物。而目前，这份目录上还缺少的，就是传感电子部件。

机械工程教授、伯克利传感器与驱动器中心主任、资深作者Liwei Lin说：“我们的论文描述了基本电器元件的3D打印，还有无线传感器的首次演示。将来，人们只要从网上下载3D打印的文件，以及自定义形状和颜色，就可以在家自己打印这些有用的设备了。”

聚合物在3D打印界里是非常受欢迎的材料，因为它们的灵活性，它们可以形成各种各样不同的形状。不过，这种材料的导电性能不好，因此对于要打印电子设备来说并不是特别好的材料。为了解决这个问题，研究员们开始打造一个系统，这个系统是以聚合物和蜡做材料的。做完产品以后，他们就把蜡拿走，这样产品里就会有一些通道，然后再把液态金属——他们在实验中使用的是银——注入然后再处理。

金属的形状和设计决定了不同电子设备的功能。举个例子，细的电线可以做电阻，而平板则会用做电容。但问题在于：这些金属是不是真的有用呢？

为了解答这个问题，研究员们把这些电子部件做成一个塑料牛奶卡板帽子，来监测食物是否变质。这个“智能帽子”内置电容和感应器，形成共振电路。快速摇动卡板，牛奶就会进入帽子的电容缺口，然后整个卡板就会在室温中（约71.6华氏度）封闭放置36小时。

这个电路可以根据电子信号的变化，监测细菌增加的水平。研究员会定期用无线射频针头探测信号的变化，探测时间为实验一开始、之后每隔12个小时，直至达到36小时的封闭放置时间。牛奶的不断变质，会导致电子信号的不断改变。这些改变都会通过智能帽子无线监测，实验发现室温牛奶的峰值震动频率为开始实验的1.5小时，之后震动频率开始下降。相对比之下，放置在39.2华氏度冰箱里的牛奶，在相同时间段里，频率只有0.12%的变化，相对变化比较小。

Lin说：“这种3D打印技术将来会使得电子电路变得比较便宜，这样便可以加入到食物包装当中，让消费者知道食品是否变质。你可以想象一下，在商场买食品的时候，可以用手机检测到食品的新鲜度。”

Lin还说到，随着3D打印机变得越来越实惠，质量品质越来越好，电子产品的选择就会越来越多。不过他认为目前消费者应该暂时还不会打印一台智能手机或者是电脑。

他说：“打印一台手机或者电脑肯定很难，因为现代电子产品里有一些部件是非常小的。另外一个原因，就是价格方面，因为目前的集成电路都是成批制作的，这样成本才会降低。而另一方面，我认为3D打印微电子装置在自定义系统方面则非常有前途。”

Lin说，他的实验室正致力于用这项技术开发健康设备，例如带有嵌入传感器的植入装置，它能够监测血压、肌肉劳损以及药物聚集浓度。

这项研究的联合作者包括有加州大学伯克利分校的研究专家Chen Yang以及访问博士生Sung-Yueh Wu，他们都在Lin的实验室工作。此外，Wu也是台湾国立交通大学机械工程教授，本次研究的联合作者Wensyang Hsu的学生。

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