无法仿造？新型水凝胶可为物体赋予独一无二的“不可克隆”身份
这种柔软智能凝胶能将随机聚合物网络转化为黑客与伪造者无法复制的安全标识。当伪造的医疗植入物、假冒微芯片和克隆设备威胁生命、财产与安全时，如何证明实体物体的真实性成为重大挑战。传统数字加密技术能保护数据，却无法验证实体物品。即便是序列号、条形码和全息图，若制造细节泄露也同样会被复制。
如今，科学家开发出一种创新方法，利用特殊凝胶打造独一无二的物理防伪标识。其奥秘在于将柔性导电水凝胶的隐形结构转化为可测量且不可复制的信号。
绝对安全的核心技术
研究团队通过区域组装交联法（RAC），用两种聚合物制备水凝胶：导电的聚吡咯（PPy）与携带离子、赋予柔性的聚苯乙烯磺酸盐（PSS）。在凝胶形成过程中，混合物暴露于电场下，促使两种聚合物分离成微小区域，形成数千个电子与离子相互作用的结点。
每个结点的行为特性存在微观差异，构成无法精确复制的复杂三维网络。这些被称为“离子-电子转导结”的结构如同控制电荷的微观闸门。当电脉冲穿过水凝胶时，其传导路径完全取决于凝胶独特的微观结构。即使重复发送相同电脉冲上千次，水凝胶仍能保持高度一致的响应。研究指出：“基于RAC水凝胶的加密设备可产生超过10¹⁹组挑战-响应对，远超强物理不可克隆密码基元10¹⁰的标准要求。”
电压的上升与衰减极为迅速：凝胶在13毫秒内可达峰值电压的90%，49毫秒内回落至10%，展现高效电荷传输能力。该水凝胶的设计创造了巨大的挑战空间 —— 对于8×8脉冲网格，可能的输入模式达2⁶⁴种（约百亿亿种），远超早期物理不可克隆函数（PUFs），使攻击者几乎无法猜测或复制。
即使采用包括Transformer在内的先进机器学习算法，基于数千样本预测凝胶响应也全部失败。水凝胶非线性且不可预测的内部动力学特性有效阻断了精准建模。
技术价值与未来前景
这一突破为安全认证开辟了新路径。RAC水凝胶如同材料的物理指纹，兼具高复现性、海量挑战能力与防复制特性。除保护微芯片和医疗植入物外，该技术还可应用于柔性电子器件、可穿戴传感器及智能包装。所使用的PPy、PSS和简易溶剂成本低廉，制造仅需基础电压控制与激光图案化技术，具备大规模生产可行性。
目前该技术仍处于早期阶段。虽然水凝胶抗攻击能力出色，但极端环境或长期磨损可能影响其性能，仍需开展跨行业实际场景测试。研究人员计划探索将水凝胶直接嵌入产品、提升稳定性及扩大生产规模。未来，每个物体都可能携带与其分子结构融为一体的防伪标识，构筑深层信任机制。
该项研究成果已发表于《先进材料》期刊。
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