水凝膠防偽革命：締造價值 4,000 億美元（約港幣 3.12 兆元） 市場的「分子指紋」新標準 一項突破性的導電水凝膠技術正改寫全球防偽產業規則。科學家開發出名為「區域組裝交聯」(Regional Assembly Crosslinking, RAC) 的製程，能在分子層級創造出無法複製的獨特識別系統，為醫療植入物、半導體晶片 甚至日常商品提供如同「物理指紋」般的安全保障。
這項發表於《Advanced Materials》 期刊的研究，利用聚吡咯 (PPy) 與聚苯乙烯磺酸 (PSS) 兩種高分子材料，在電場刺激下形成數千個不規則微區，構建出可產生超過 10¹⁹ 組挑戰 — 回應對的加密裝置 。這項技術為企業提供了從材料源頭就難以仿造的終極解決方案，其商業應用潛力、市場衝擊及對供應鏈安全的長遠影響備受關注。
物理不可複製技術：比傳統防偽高出 10⁹ 倍的安全等級
這項技術的核心在於利用材料製造過程中的自然隨機性，創造出連製造商自己都無法複製的獨特識別碼。當研究團隊將聚吡咯與聚苯乙烯磺酸混合並施加電場時，這兩種高分子會在水凝膠中自發形成數千個微觀區域，每個區域的「離子-電子轉換接點」都具有獨特電性特徵。香港中文大學的類似研究顯示，即使採用先進的 AI 與機器學習演算法攻擊這類物理不可複製函數 (PUF) 系統, 成功率也僅有 50-60%，基本等同於隨機猜測。更驚人的是，暴力破解一個 108 位元的 PUF 程式碼需要 10¹⁶ 年。研究團隊以 8×8 格的電脈衝組合進行測試，可能的輸入變化達到 2⁶⁴ 種，即使重複輸入相同電脈衝 1,000 次，輸出回應的一致性仍高達 99% 以上。
這種物理層級的安全性徹底超越傳統數碼加密方法。產業專家指出，PUF 技術的關鍵優勢在於「不可複製性」—— 每個生成的加密金鑰都與晶片的物理結構天然綁定，即使從製造偏差角度也幾乎不可能複製。相較於需要額外安全儲存機制的傳統方案，PUF 技術顯著降低硬件 成本與製造開銷，同時在標準環境條件下的金鑰重現錯誤率通常低於 1%。水凝膠版本的 PUF 更具革命性，因為其非線性與高度不可預測的內部動態結構，讓 Transformer 等尖端機器學習模型在分析數千個樣本後仍無法準確建模。
兆美元商機：防偽市場的典範轉移時刻
根據 Consegic Business Intelligence 於 2025 年 9 月發布的市場研究，防偽技術市場規模預計從 2024 年的 1,738 億美元（約港幣 1.36 兆元） 成長至 2032 年的 4,088 億美元（約港幣 3.19 兆元）。更聚焦的領域展現更驚人數字：防偽包裝技術市場在 2024 年為 1,546 億美元（約港幣 1.21 兆元） ，預計 2034 年將躍升至 4,506 億美元（約港幣 3.51 兆元）。醫療領域的威脅尤其嚴峻 — 經濟合作暨發展組織 (OECD) 2025 年 5 月報告指出，全球假貨貿易額已達 4,670 億美元（約港幣 3.64 兆元） ，其中假藥對消費者安全構成重大威脅。
人工智能驅動的防偽解決方案正快速滲透各產業。市場分析顯示，AI 輔助系統能分析產品影像、識別模式並與驗證資料庫 比對，以高精準度檢測偽造品。然而水凝膠技術提供的物理層級保護是 AI 軟件方案無法比擬的—— 它將安全機制嵌入材料本身，而非依賴外部數據 驗證。製藥產業尤其迫切需要這類解決方案，假藥檢測裝置市場預計從 2025 年的 17.4 億美元（約港幣 135.7 億元） 成長至 2030 年的 22.9 億美元（約港幣 178.6 億元）。
跨產業應用藍圖：從晶片到智慧包材的全方位部署
水凝膠防偽技術的應用場景遠超傳統想像，橫跨半導體、醫療、消費性電子與物流等領域。在汽車產業，PUF 技術已被整合至電子控制單元 (ECU) 與安全模組，為車輛零組件提供獨特且不可複製的身分識別。醫療裝置領域同樣關鍵，一項最新研究指出，科學家開發出針對無線、無電池超微型植入物的雙因子驗證協定，透過外部裝置的特定移動模式實現安全存取 。這類技術與水凝膠 PUF 相輔相成, 能有效防範密碼竊取並確保僅有近距離授權裝置 可存取植入物。
可撓式電子與穿戴裝置市場為水凝膠技術提供了另一個黃金機會。智慧包裝領域正經歷技術革命，整合 RFID 標籤、QR 碼與物聯網感應器 的解決方案能提供即時追蹤 、防偽驗證與消費者互動。研究團隊強調，聚吡咯與聚苯乙烯磺酸均為成本相對低廉的材料，搭配僅需基本電壓控制與雷射 圖樣技術的製程，不需複雜半導體製程即可實現大規模生產。這種低成本高安全性的特徵，使其特別適合需要大量防偽標籤的快消品與物流產業。
技術挑戰與產業化路徑：從實驗室到市場的最後一里路
水凝膠防偽技術仍處於早期階段，需克服多項挑戰才能實現大規模商業化。極端環境下的穩定性是首要考驗—— 研究團隊坦言，長期使用後的性能變化仍需在實際產業情境中驗證。導電高分子水凝膠在生物環境中的重複電刺激下能否維持性能，以及耐候性能否滿足戶外應用需求，都是待解問題。產業專家指出，實施先進防偽技術的初期高成本，以及需持續創新以領先不斷演進的偽造手法，構成主要障礙。
然而 多項技術進展正加速產業化過程 。香港中文大學的碳奈米管 PUF 研究團隊表示，未來工作將聚焦於調整製造流程以適應工業級光刻技術，實現互補金屬氧化物半導體 (CMOS) 整合，將類比前端與數碼 邏輯嵌入單一晶片。水凝膠團隊計畫探索將材料直接嵌入不同產品中，進一步改善 耐候性與導電效能。認證技術的演進趨勢也支援此方向 — 2025 年產業調查顯示，無密碼驗證、生物辨識與多因子認證正成為主流，物理層級的硬件安全原語需求持續上升。
策略啟示：企業如何佈局下一代防偽生態系統
對於面臨供應鏈安全威脅的企業而言，水凝膠防偽技術代表著從被動防禦到主動嵌入安全的典範轉移。首先高價值產品製造商應評估將物理不可複製函數整合至核心零組件的可行性，特別是醫療器材、汽車電子與高階 消費性電子領域。這除了能提升品牌保護，也 能減少詐欺、強化消費者安全。其次企業應關注供應鏈端到端的可追溯性—— 美國《藥品供應鏈安全法》等法規要求在包裝層級進行電子可互操作的序列化數據 交換, 每個供應鏈節點都必須在轉移所有權前驗證真偽。
資料來源： INSIDE Interesting Engineering Consegic Business Intelligence Towards Packaging 香港中文大學
