【液态金属“墨水”给3D打印“通上电”】在清华大学医学微系统技术实验室宽大的操作台上,摆放着两个大烧杯。其中一个烧杯盛着乳白色的高分子涂料——PMA glue,另一个装满泛着银光的液态金属镓铟合金。

实验人员操作机械臂,将尼龙材质的东方明珠塔模型缓缓浸入高分子涂料中再缓缓提起,随后,用同样的手法将模型放进镓铟合金中再拿出。前后约15秒钟,东方明珠塔模型就身披银装,完成了一次液态金属墨水的3D打印过程。

“以往的塑料或聚合物类3D打印结构件不具备电子功能,因而无法满足现实中对某些特殊功能的需求。”清华大学教授、中科院理化所研究员刘静对《中国科学报》说,“这项工作相当于为传统的3D打印赋予了特定功能,在实际应用中有重要意义。”

液态金属邂逅3D打印

增材制造(3D打印)不需要传统工具及繁琐的加工程序,能完美解决复杂零件加工成型问题,因此在航空航天、文物保护、医疗健康等领域崭露头角。

另一方面,多功能电子器件或系统大多是三维立体结构,其组成单元则由各种金属或非金属电子材料构筑而成。以增材制造手段直接层叠式打印出立体终端电子产品,一直是学术界和工业界无法解决的难题。

“传统的3D打印主要基于塑料、聚合物一类的材料,由此打印出的物件一般并不具备电子功能。”刘静说,“而经典的金属3D打印针对的是高熔点金属粉末或线材,它们与非金属材料由于存在巨大熔点差而难以实现复合打印。”

近年来,随着液态金属印刷电子学的发展,以低熔点金属镓为基础的室温液态金属合金材料逐渐进入人们视野,在柔性电子、二维材料制备、智能机器等领域都得到广泛的研究和应用。

刘静团队长期从事液态金属相关研究,在液态金属二维电子材料制备方面有丰厚的积累。看到3D打印电子设备存在的局限性,他隐约意识到,在立体电子制造领域,液态金属有可能发挥独特作用。

为实现这一构想,刘静团队对液态金属功能材料进行改造,并结合3D打印技术,开发出一种基于液态金属选择粘附性的3D电路转印技术。在这项研究中,他们首先利用3D打印工艺制作出一系列复杂的立体结构,并在这种立体结构表面,覆盖对液态金属材料具有较高粘附性的高分子涂层,然后将这种立体结构浸润到液态金属中,从而实现液态金属在立体结构表面的附着。

近日,相关研究https://t.cn/A6xVM5Lb在国际期刊《今日应用材料》上发表。该论文审稿专家评论说:“(该团队)在可重构3D电子设备、可逆刚度机器人和可拉伸电子设备的制造方案演示,说明这一方法具有广泛适用性。这项工作描述得很好,很扎实,代表了最先进的3D功能设备技术的重大进步。”

让液态金属“站起来”

液态金属是一类低熔点的合金材料,可以在室温环境中保持液体形态。

虽然液态金属有可能在三维立体电路制备中大显身手,但目前大多数工艺采用“流道灌注”方式,将液态金属封装在三维模型中。

“在这些研究中,液态金属仅充当导电介质,无法展示出液态金属独特的界面性能在三维立体电路中的应用。”该论文第一作者、清华大学博士国瑞告诉《中国科学报》。

该团队在实验中发现,用于3D打印的液态金属——镓铟合金在室温下受重力影响,难以稳定地附着在立体结构表面。而要在实际中应用该技术,必须让液态金属在3D打印时能稳定地“站起来”。

“我们在研究中发现,3D打印工艺制作的立体结构是由颗粒熔融堆积而成,因此具有粗糙的表面形貌,这种粗糙的表面使得液态金属难以附着。”国瑞说。

经多次实验,研究人员发现,通过事先将具有较高粘附性的高分子涂层涂抹在3D打印器件上的方法,可以将镓铟合金材料“黏”在打印器件上。同时,对镓铟合金进行特殊处理,在降低其流动性的同时,提高其黏附性,从而可以让其稳定维持在立体结构表面。

基于上述原理,研究人员实现了对复杂结构立体电路的转印制备。

“这种镓铟合金的外形,取决于高分子层涂敷的形状、图案和部位。”刘静说,“借助机器或手工,很容易实现各种镓铟合金图案、花纹的印制。”

比如,用3D打印出任意形状的器具后,可借助特定笔刷或机器手,将高分子涂层绘制到物体表面,然后就能轻松将镓铟合金转印上去,而且整个过程简单快捷。

激活3D打印应用

在实验室一侧的陈列柜上,摆放着十几种不同材质的器件,转印上镓铟合金的样品。其中有塑料材质的思想者雕像、木质的小人、聚乙烯小球、金字塔模型、菜园里摘下的葫芦、甚至各种纺织品。

“这种经过改良的镓铟合金具有极佳的适形性。”国瑞说,“不管什么材质、或任何奇形怪状的三维打印物品,只要在其表面提前涂抹特殊的高分子涂层,镓铟合金都会均匀沉积,并牢牢黏附其上。”

此外,附着在立体结构表面的液态金属涂层还可以与周围的液态金属涂层形成“液桥”,从而实现金属焊接的效果。

“利用这种现象,将相同尺寸的立体结构单元进行堆积组合,可以构建出更复杂的立体结构。而且,各单元之间的液态金属涂层可形成稳定的导电通路,实现可组装的立体电路。”

刘静一边介绍,一边将展示柜上一个金字塔模型的电路接通。随即,一排连接在镓铟合金电路上的LED灯珠闪起了绿光。

这种“高分子涂层+液态金属”的结构可通过适当封装,增强其稳定性。因为镓铟合金涂层很薄,封装后的镓铟合金不仅不会出现泄漏和流淌,还能满足一些柔性物品的特殊要求,在保持电子性能的同时适应改变形状。

“当然,如果电子设备需要一定强度,还可以采用不同熔点的液态金属墨水,实现印刷后即固化。”刘静补充说,“将液态金属涂层覆盖在柔性硅胶结构表面,还可利用液态金属材料在不同温度下的相变特性,实现立体结构可调控的力学性能。”

“从安全性上看,此类材料在环境下很难蒸发。如果没有大剂量皮肤接触、吞咽、停留体内等情况,使用起来是比较安全的。”国瑞补充说。

液态金属3D打印技术将机械制造和电子制造巧妙地结合在一起,而且制造过程便捷、成本低廉,具有较高的个性化特点,因此有望在艺术设计、文化创意、消费电子、甚至大中小学电子工程教育普及方面得到广泛应用。

“除本身的电子工程学意义外,这项研究为三维立体功能电子器件快速制造,提供了一种重要且易于规模化普及的实用技术。”刘静说,“该技术具有非常强的实用性,有望赋能3D打印行业,推动传统3D打印的可持续健康发展,有望激发3D打印行业活力,促成其规模化应用。”https://t.cn/A6xVM5LU

【信息安全受关注 涉及安防领域这些标准已经实施】从去年开始,截止目前基于人脸识别下的个人信息保护与网络安全成为社会最为关注的热点。

  全国政协委员、360集团董事长周鸿祎表示,网络安全是数字化战略的底座,有了网络安全的保障,我们的数字化战略才能发展得更好,走得更快、更远;全国政协委员、中科院近代物研所研究员蔡晓红提出亟待对人脸识别信息安全加强监管。

  目前《个人信息保护法》已经实施,提出处理个人信息应当具有明确、合理的目的,并应当与处理目的直接相关,采取对个人权益影响最小的方式;在公共场所安装图像采集、个人身份识别设备,应设置显著的提示标识;所收集的个人图像、身份识别信息只能用于维护公共安全的目的。

  安防监控领域重要标准

  其实针对安防监控网络信息安全问题,早在2011年就引起了行业内重点机构及企业的重视,公安部第一研究所和中星微电子牵头主导制定的SVAC标准就包含了从视频编解码源头进行动态加密,防止信息泄露及盗取。

  GB35114-2017是我国首个关于视频监控联网信息安全方面的技术标准,首次对公共安全视频监控的信息安全提出明确规范要求,是全面加强公共安全视频监控领域信息安全的技术依据。

  据介绍,GB35114-2017旨在从5个方面解决当前公共安全视频监控存在的信息安全隐患问题:一是采用基于国密算法和部件的数字证书设备身份认证技术,有利于确定设备身份,解决设备替换和私接乱接问题;二是基于密钥的信令认证,解决摄像头被控制问题;三是基于数字签名技术,保障重要视频数据的真实性、完整性,解决视频证据的可信度问题;四是基于数字证书用户认证管理,解决未授权用户访问视频信息问题;五是采用基于视频帧的端到端视频加密保护,解决视频监控系统重要视频“裸奔”问题。

  在安防视频监控行业领域,为了有效保障视频数据和系统安全,除了上面提到的GB35114强制性国家标准。还有《公共安全重点区域视频图像信息采集规范》(GB37300);该标准明确了视频监控联网系统中重点公共区域和重点行业、领域涉及公共区域的视频图像信息采集与管理要求,其中明确要求摄像机至少应达到GB35114A级标准。

  2021年8月,《公安视频图像信息系统安全技术要求》系列标准发布,并将于12月1日起正式实施。该系列标准规定了公安视频图像信息系统安全的总体技术要求,用于规范、指导公安视频传输网的安全建设总体规划、方案设计、软件开发、部署实施和运维管理等工作,填补了公安视频安全标准体系的空白。该系列标准包含4部分标准内容从通用要求、前端设备、交互安全到安全管理平台。

  信息安全领域重要标准

  近几年,在人工智能、物联网、大数据等新兴技术带动下,网络安全需求增长,在网络安全建设也得以不断推进,几项比较重要的标准相继发布和实施:

  2019年《信息安全技术远程人脸识别系统技术要求》发布。该标准是信息安全鉴别与授权标准体系及生物特征识别信息安全标准体系架构中重要的基础标准,更是全国首个使用人脸识别技术进行身份鉴别的网络安全国家标准。从满足个人信息安全保护与信息安全总体要求出发,充分考虑当前人脸识别系统创新发展需求、用户接受度和技术成熟度现状,结合我国当前的信息安全技术发展水平,深入分析ISO、ITU、NIST、FIDO等国外标准化组织制定的生物特征识别相关技术标准内容,使得利用人脸识别系统进行身份验证有标准可循。该标准的发布是推动我国人脸识别技术产业化发展进程的里程碑,丰富了我国以人脸识别为核心的生物特征识别技术体系和应用场景,真正发挥了标准的技术引领作用。

  另外,公安部推出的网络安全等级保护制度2.0标准也于2019年12月1日开始实施,新标准要求全面使用安全可信的产品和服务来保障关键基础设施安全,主要包括构建科学的安全体系框架、创立主动可信的防护架构以及筑牢关键信息基础设施防线。以构建科学的安全体系框架为例,针对图灵计算模型缺少攻防理念,在体系框架上无安全防控机制问题,新标准将基本要求、测评要求和安全设计技术要求的体系框架统一为:以安全可信计算环境为基础,以可信区域边界为安全隔离,以通信网络安全为可信连接,建立以安全管理中心为核心支持的三重安全防护体系。

  人脸识别领域重要标准

  人脸识别技术在各领域广泛应用,给人们生活带来便利的同时也出现了一系列问题,人脸信息收集、存储、处理等使用规范欠缺导致的信息泄露安全问题,数据滥用、隐私保护缺乏规范等伦理问题。

  2020年多部基于人脸信息保护的国家标准、行业标准出台。

  《信息安全技术个人信息安全规范》针对个人信息面临的安全问题,根据《中华人民共和国网络安全法》等相关法律,严格规范个人信息在收集、存储、使用、共享、转让与公开披露等信息处理环节中的相关行为,旨在遏制个人信息非法收集、滥用、泄露等乱象,最大程度的保护个人的合法权益和社会公众利益。明确规定个人生物识别信息属于个人敏感信息,并对个人敏感信息进行了特殊保护。

  《个人金融信息保护技术规范》将生物识别信息列为敏感性最高的C3类信息,并要求金融机构不应委托或授权无金融业相关资质的机构收集C3类信息,金融机构及其受托人收集、通过公共网络传输、存储C3类信息时,应使用加密措施。

  《移动终端基于TEE的人脸识别安全评估方法》,该标准作为国内首个人脸识别安全标准,其内容覆盖了人脸采集、存储、比对等过程中的安全环境要求及比对指标。标准的推出为具备人脸识别功能的移动终端生产企业提供了行业指南,解决了本地人脸识别技术在应用、推广和普及等方面的安全障碍,有效地为开发者和用户提供安全参考,促进了行业生态健康发展。

  《APP收集使用个人信息最小必要评估规范:人脸信息》规定了移动应用软件对人脸信息的收集、使用、存储、销毁等活动中的最小必要规范和评估方法,并通过个人信息处理活动中的典型应用场景来说明如何落实最小必要原则。

文章来源:安防展览网

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