Se è la bottiglia ad avvertirci sulla scadenza del suo contenuto

Quante volte sarà successo a tutti noi di dimenticare in fondo al frigo una bottiglia di latte oppure un succo di frutta e di lasciarli andare oltre la scadenza? La tecnologia che evita queste disattenzioni è ora una realtà e le sue ricadute, a grande scala, potranno andare ben oltre l’evitato spreco di un litro di latte.

Foto: IFL Science
Foto: IFL Science

Si chiama “smart cup” il tappo di un contenitore di liquidi in grado di analizzare a periodi regolari la presenza di batteri dannosi all’interno del recipiente e di mandare l’allerta quando la soglia pericolosa è raggiunta. È il progetto di quattro ricercatori dell’University of California negli USA e della National Chiao Tung University di Taiwan che hanno usato le tecniche di stampa 3D per l’intero sistema.

Gli elementi elettrici come le resistenze, i condensatori, gli induttori così come i circuiti e i sensori wireless passivi sono stati realizzati con la tecnica di stampa 3D additiva. Con la tecnologia FDM e un sistema di ugelli multipli, invece, sono state stampate sia le strutture di supporto che quelle di successivo scarto. Una volta eliminate queste ultime, gli elementi metallici sono stati iniettati in sospensione e successivamente solidificati per formare le connessioni.

Elementi microelettronici stampati in 3D predisposti per alloggiare i circuiti integrati. (Foto: Nature.com)
Elementi microelettronici stampati in 3D predisposti per alloggiare i circuiti integrati. (Foto: Nature.com)

Al tappo “intelligente” è stato incorporato un piccolo serbatoio molto tecnologico con un circuito integrato che gli permette di fungere da induttore-condensatore-risonante con una frequenza di risonanza di 0.53GHz. Il sistema monitora la qualità del liquido all’interno del recipiente e trasmette questi dati senza fili.

Prima d’iniziare il monitoraggio, il recipiente deve essere brevemente capovolto in modo da intrappolare all’interno del serbatoio del tappo una piccola quantità del contenuto. È su questo campione che si effettuano le misure. Il prototipo ha come riferimento dimensionale il tappo circolare di diametro 32mm di un bricco di latte, ma può naturalmente essere adattato a molte altre forme e dimensioni.

Sezione schematica del sistema. (Foto: Nature.com)
Sezione schematica del sistema. (Foto: Nature.com)

Nel loro articolo, i ricercatori prospettano l’applicazione di questa tecnologia in molti altri campi, grazie alla flessibilità del disegno geometrico per la stampa 3D e alla possibilità di lavorare con materiali metallici integrati. Come loro stessi spiegano, «impianti in-vivo potrebbero evolvere in impianti “intelligenti” come per esempio impianti spinali, con circuiti integrati di trasduttori capaci di trasmettere informazioni come pressione o concentrazione di medicinali».

Fori d’uscita del metallo già essicato. (Foto: Nature.com)
Fori d’uscita del metallo già essicato. (Foto: Nature.com)

Alcuni passaggi nella costruzione del prototipo hanno evidenti necessità di miglioramenti: ad esempio la procedura d’iniezione del metallo ha presentato l’inconveniente di formare soluzioni di continuità al momento della solidificazione, compromettendo la capacità conduttiva del sistema. Ciò nonostante, questa ricerca è un’applicazione interessante di sistemi complessi stampati in 3D con strutture elettriche integrate.

Fonte:

IFL Science
(http://www.iflscience.com/technology/3d-printed-smart-cap-could-tell-you-when-your-food-has-expired)

Per approfondimenti:

S.Y. Wu, C. Yang, W Hsu, L. Lin, “3D-Printed Microelectronics for Integrated Circuitry and Passive Wireless Sensors”, Nature, July 2015
(http://www.nature.com/articles/micronano201513)