不久之前，消費者在家中便能3D打印出電子線路和無線傳感器。

而如今，加州大學伯克利分校的工程師，和臺灣國立交通大學的同仁們，正致力于讓3D打印技術能夠打印出更多電子組件，例如電阻、變壓器、電容器，還有集成無線電氣傳感系統，讓本來就已經厲害的3D技術更上一層樓。目前，他們已經在測試這項技術，為一牛奶紙盒打印一頂無線“智能帽子”，通過內置傳感器探測食物是否有變質的跡象。

這項研究于7月20日（周一），在自然出版集團一份開放獲取的雜志《微系統與納米工程》上發表。

在過去的十年當中，一些重大的研究讓3D打印技術可以打印出很多類型的產品，包括修復學方面的、醫學植入物、玩具、汽車零部件、建筑材料，甚至食物。而目前，這份目錄上還缺少的，就是傳感電子部件。

機械工程教授、伯克利傳感器與驅動器中心主任、資深作者Liwei Lin說：“我們的論文描述了基本電器元件的3D打印，還有無線傳感器的首次演示。將來，人們只要從網上下載3D打印的文件，以及自定義形狀和顏色，就可以在家自己打印這些有用的設備了。”

聚合物在3D打印界里是非常受歡迎的材料，因為它們的靈活性，它們可以形成各種各樣不同的形狀。不過，這種材料的導電性能不好，因此對于要打印電子設備來說并不是特別好的材料。為了解決這個問題，研究員們開始打造一個系統，這個系統是以聚合物和蠟做材料的。做完產品以后，他們就把蠟拿走，這樣產品里就會有一些通道，然后再把液態金屬——他們在實驗中使用的是銀——注入然后再處理。

金屬的形狀和設計決定了不同電子設備的功能。舉個例子，細的電線可以做電阻，而平板則會用做電容。但問題在于：這些金屬是不是真的有用呢？

為了解答這個問題，研究員們把這些電子部件做成一個塑料牛奶卡板帽子，來監測食物是否變質。這個“智能帽子”內置電容和感應器，形成共振電路。快速搖動卡板，牛奶就會進入帽子的電容缺口，然后整個卡板就會在室溫中（約71.6華氏度）封閉放置36小時。

這個電路可以根據電子信號的變化，監測細菌增加的水平。研究員會定期用無線射頻針頭探測信號的變化，探測時間為實驗一開始、之后每隔12個小時，直至達到36小時的封閉放置時間。牛奶的不斷變質，會導致電子信號的不斷改變。這些改變都會通過智能帽子無線監測，實驗發現室溫牛奶的峰值震動頻率為開始實驗的1.5小時，之后震動頻率開始下降。相對比之下，放置在39.2華氏度冰箱里的牛奶，在相同時間段里，頻率只有0.12%的變化，相對變化比較小。

Lin說：“這種3D打印技術將來會使得電子電路變得比較便宜，這樣便可以加入到食物包裝當中，讓消費者知道食品是否變質。你可以想象一下，在商場買食品的時候，可以用手機檢測到食品的新鮮度。”

Lin還說到，隨著3D打印機變得越來越實惠，質量品質越來越好，電子產品的選擇就會越來越多。不過他認為目前消費者應該暫時還不會打印一臺智能手機或者是電腦。

他說：“打印一臺手機或者電腦肯定很難，因為現代電子產品里有一些部件是非常小的。另外一個原因，就是價格方面，因為目前的集成電路都是成批制作的，這樣成本才會降低。而另一方面，我認為3D打印微電子裝置在自定義系統方面則非常有前途。”

Lin說，他的實驗室正致力于用這項技術開發健康設備，例如帶有嵌入傳感器的植入裝置，它能夠監測血壓、肌肉勞損以及藥物聚集濃度。

這項研究的聯合作者包括有加州大學伯克利分校的研究專家Chen Yang以及訪問博士生Sung-Yueh Wu，他們都在Lin的實驗室工作。此外，Wu也是臺灣國立交通大學機械工程教授，本次研究的聯合作者Wensyang Hsu的學生。

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