研究人员斯威本理工大学开发了一种新型3D打印聚合物-液体混合射频识别(RFID)天线。
该团队使用低成本FDM制造技术制造的新检测设备具有微流控通道，可以使用不同的离子流体改变其极化。科学家们专门设计了可在嵌入式系统中使用的标签，使其成为生物或化学监测应用的理想选择。
RFID标签的生物传感能力
RFID设备使用无线电波通过固体表面识别物理物体，典型的设置包括标签、读取器和一些软件。该技术在供应链和物流中得到了广泛应用，但也越来越多地用于监测人类健康。
传统上，RFID标签被分为无源、有源或半有源，这取决于它们的电源，但3D打印为传感器生产带来了新的方法。特别是，一系列新型无源设备的开发迅速使可穿戴生物传感器变得比以前更可行。
科学家从加州大学美国开发了一种可食用的射频识别胶囊，而意大利师范学校Superiore制造了一种能够监测体内温度的标签。在这些想法的基础上，斯威本研究小组推断，液体混合天线将提供增强的、更可定制的传感能力。
微流控RFID器件的制作
为了创造他们的新设备，科学家们购买了一个标准的无源RFID标签，并对其进行改造，使其只使用自己的芯片和谐振电路。设计了一种新型的液体天线Solidworks利用CAD软件实现了微流控通道的功能，并利用该软件进行了三维打印Tractus3DT850系统。
从理论上讲，用离子液体填充天线的通道可以根据最终用途调整其灵敏度。为了验证这一假设，研究小组将改进后的天线与芯片及其谐振电路连接起来，并将其性能与未改进的RFID标签进行比较。
在测试过程中，每十分钟测量一次科学家的仪器和读取器之间的辐射距离，而读取器被移得越来越远。有趣的是，该团队的标签被证明能够从比聚合物更远的距离读取金属表面，尽管结果不一致。
研究还发现，在设备的通道中注入薄荷油可以创建一个“缓冲区”，这最终使研究人员能够改变其极化。总的来说，新型传感器能够测量最大距离为900mm的距离，并被证明能够在−17dBm的低功率水平下工作。
考虑到系统的通道允许团队将其相位响应改变90度，他们认为他们的方法是成功的。科学家们相信，在未来，这种设备的可定制性可以让定制标签得以开发，以满足目标应用的特定需求。
在添加剂生物传感器方面取得进展
3D打印使集成微流控通道的部件生产成为可能，研究人员正越来越多地使用这种技术来创建具有生物传感能力的“芯片实验室设备”。
科学家从CCDC士兵中心已经开发出3 d印刷传感器可以用来监测前线士兵的身体健康。该球形装置的特点是微流体通道，也可以检测纺织品和大气恶化。
在其他地方，一个团队韩国成均馆大学有3D打印可穿戴医疗生物传感器用于个性化的监控应用。这种柔韧、轻便的设备已经证明能够实时监测病人的身体压力信号。
同样,研究人员克拉克森大学开发了一种定制的生物墨水，让他们能够创造与皮肤兼容的3D打印生物传感器．这种新型设备可以防止用户过度暴露在太阳紫外线下。
研究人员的研究结果详细发表在题为《用于生物传感应用的3d打印UHF RFID混合液体天线的设计这项研究的合著者是Metin Pekgor、Mostafa Nikzad、Reza Arablouei和Syed Masood。
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特色图像显示了斯威本团队的3D打印混合RFID标签。图片来自今日材料:学报。
