四川大学把制造缺陷做成身份证：标签被撕开的那一瞬，裂纹才成为不能复印的密码

一家工厂最熟练的事情，是把一百万件产品做得一模一样。

图案的位置相同，颜色相同，尺寸相同，印刷误差尽可能小。工业质量管理把“差异”视作缺陷：同一批标签之间越接近，生产越稳定。

防伪却要求相反的能力。

如果每张标签完全相同，只要有人获得足够精确的图稿、油墨与设备，就可以复制下一张。图案可以很复杂，荧光可以很漂亮，二维码可以装进大量信息，但只要生成规律被掌握，“看起来像”就可能被批量重演。

真正困难的防伪标签要同时满足一对矛盾：它必须有可制造、可识别的共同样式，又必须拥有不能由设计文件重新算出的个体身份。

2026 年 7 月 27 日，四川大学等机构的研究者在 Nature Communications 发表了一种裂纹工程聚合物标签。团队先用无掩模光刻制造定制的多孔聚合物骨架，再通过表面引发聚合接枝铱配合物和荧光染料，使标签能在单一激发波长下产生增强、可区分的多通道发光。

真正的转折发生在胶带转移时。

多孔骨架被转移到目标表面，宏观发光图案仍被保留；与此同时，每个像素内部会自发出现随机的微观断裂特征。大图案继续告诉人“这是什么”，小裂纹则告诉验证系统“它是不是登记过的那一张”。

研究者把这种材料称为物理不可克隆函数，也就是 PUF。论文报告，标签具有机械耐久性，并可以用手持手电筒和手机成像读取，不需要专门仪器。

它最有意思的地方，不是把贴纸做得更精致，而是重新理解了工业缺陷：

同一批产品里无法消灭的随机差异，也可以成为每件产品唯一的身份证。

更复杂，不等于不可复制

传统防伪常在“复杂”上做文章。

更细的线、更隐蔽的图层、更多颜色、更难购买的油墨、不同角度才出现的光学效果，都会增加复制门槛。但复杂与不可复制不是同义词。一种图案若由确定流程生成，攻击者一旦获得流程、母版或高精度样本，仍可能复制。

物理不可克隆函数选择另一条路。它不要求制造者事先知道每个细节应该长什么样，而是利用生产过程中难以精确控制的微小随机性，让每件样品生成独特响应。

芯片内部的晶体管阈值偏差、涂层中随机散布的颗粒、纸张纤维、光散射斑点，都可以成为物理身份来源。制造者做的是规定一个统计过程，而不是逐点指定最后的指纹。

这像造雪。人可以控制温度、湿度和水汽，让雪花出现，却无法要求下一片雪花的每个分叉与上一片完全相同。

好的 PUF 还不能只“每张不同”。它必须同时满足两种看似相反的统计要求：

不同标签之间要足够远，避免把甲认成乙；同一标签在不同时间、不同温度、不同设备上重复读取，又要足够近，避免把甲认成“另一个甲”。

唯一性解决误接收，稳定性解决误拒绝。两者之间的阈值，就是鉴真系统真正工作的地方。

新论文选择裂纹作为随机源，因为断裂对微小差异极其敏感。多孔骨架的局部厚度、连接、粘附和受力略有不同，撕开时裂纹便沿不同路径传播。想从一张标签的照片出发，在另一张材料上重演每个像素内部的断裂网络，并不只是把图案打印得更准；攻击者必须复制一段高度敏感的物理历史。

大尺度要保真，小尺度要失真

胶带转移通常被理解为搬运：把已经制作好的结构从一个表面带到另一个表面。这里，它既是搬运步骤，也是身份生成步骤。

研究团队先以无掩模光刻打印带有定制图案的多孔聚合物骨架。“无掩模”意味着图案可由数字方式改变，不必为每种设计重新制作固定光罩。随后，团队利用表面引发的原子转移自由基聚合，也就是 ATRP，从骨架表面长出带发光基团的聚合物链。

铱配合物和荧光染料之间发生 Förster 共振能量转移，简称 FRET。一个发光单元吸收能量后，可以把能量近距离传给另一个单元，而不是先发出光再被吸收。通过安排供体、受体与比例，标签在一个激发波长下产生增强和光谱多路复用的发光响应。

宏观上，这使定制图案足够明亮、容易解码；微观上，多孔结构在胶带转移时随机断裂，留下更细的物理纹理。

于是同一次动作承担了两种相反的制造目标。

宏观图案需要保真：品牌、符号或编码不能被撕得无法辨认。微观纹理需要失真：每次转移都应该生成新的、不能事先完全预测的裂纹。

通常，工艺工程师会努力缩小尺度之间的差异，让图案从大到小都忠实复制。这里，研究者把误差安排在一个合适层级：大尺度继续可控，小尺度主动随机。

这是一种非常现代的设计方法。系统不再消灭全部噪声，而是区分哪些噪声会破坏功能，哪些噪声可以成为功能。

手机能看见裂纹，还差四条信任链

“用一只手电筒和一部手机就能验真”是论文最接近日常生活的部分。

专用显微镜、光谱仪或读取器价格高、部署慢，只适合海关、实验室或少数仓库。如果普通手机能够在现场获取标签图像，防伪便可能从专业人员的封闭检查，扩展到经销商、维修人员和消费者。

但摄像头看到裂纹，并不等于一个完整的鉴真系统已经成立。

第一次读取时，系统必须把每枚正品的物理指纹登记下来，并与产品序列号绑定。第二次读取时，手机要处理焦距、角度、曝光、白平衡、分辨率和环境光，把新的图像与登记模板比较。算法还要设定阈值：差多少仍算同一枚，差多少必须拒绝。

这里至少有四条新的信任链。

第一条是登记链。谁在何处录入“出生照片”？如果假标签先于真标签注册，数据库会把假身份当成原件。

第二条是设备链。不同手机的镜头、传感器、图像增强和压缩不同。许多手机会自动降噪、锐化或改变颜色，这些处理可能恰好修改最需要保留的微纹理。

第三条是算法链。特征提取与阈值必须公开到什么程度，才能接受审计，又不能帮助攻击者找到最容易欺骗的方向？

第四条是后台链。物理标签再难复制，如果数据库凭证被盗、查询接口被重放、产品序列号被批量克隆，攻击仍可能绕过材料。

PUF 解决的是“怎样让物体拥有难以重演的物理响应”，不是“怎样让整个商业系统自动可信”。它可以成为信任链中很强的一环，却不会替其他环节负责。

一枚标签的安全性，最后取决于材料、手机、软件、网络、数据库、权限与现场操作共同完成的闭环。

裂纹会继续长，模板会过期

实验室里，标签在规定条件下被制作、测试和保存。现实中的标签却要经过运输、折叠、磨擦、太阳暴晒、温湿度变化、油污、灰尘和清洁剂。

裂纹是身份来源，也可能是变化来源。

如果新的裂纹继续生长，旧纹理被污渍遮挡，发光基团衰减，手机在一年后拍到的图像就会偏离注册模板。系统必须区分“同一枚标签正常老化”与“另一枚标签试图冒充”。阈值太严，正品频繁被拒；阈值太松，仿冒通过的空间扩大。

论文称标签具有机械耐久性和稳定发光，这是重要起点，但从实验耐久到供应链寿命之间仍有距离。药盒、奢侈品、航空零件、电子元件和食品包装，面对的寿命、污染和责任完全不同。一个在室内包装上可靠的标签，不一定适合发动机舱或户外设备。

规模化还会带来另一个反直觉问题：随机性太少，标签彼此不够不同；随机性太多，标签自己也难以被重复识别。生产线必须保持“随机性的统计品质”稳定。

这不是要求每条裂纹稳定，而是要求一整批裂纹的分布、亮度、可读面积和重读误差落在可管理范围。制造者无法规定每个指纹，却必须控制指纹总体上有多唯一、有多耐久。

因此，PUF 生产线的质量报告不能只有良率。它还要报告标签间距离、标签内重复误差、不同环境下的漂移、误接收率与误拒绝率，并用独立样本验证。

“不可克隆”不是一枚写在包装上的勋章，而是一组在攻击与老化条件下持续测量的概率。

谁保管档案，谁就决定谁能验真

论文披露，五位作者是四川大学一项相关在审专利发明披露的共同发明人。研究得到国家自然科学基金与四川省科技项目支持。

专利并不降低论文价值，但它提醒我们，材料从实验室进入供应链后会拥有制度边界。谁可以生产标签，读取算法是否开放，品牌方能否迁移数据库，消费者能否在不提交个人信息的情况下验真，维修商是否得到同等验证权限，都不由裂纹本身决定。

如果每个品牌建立封闭应用和数据库，消费者需要为十种商品安装十个软件；如果物理指纹只在厂商后台可查，第三方难以审计误判；如果数据库停服，贴在产品上的物理身份仍然存在，却可能失去社会可读性。

通用商品标识、数字链接和可互操作查询标准可以减少碎片化，但它们也必须处理商业秘密、隐私和访问权限。防伪系统既要让普通人低成本验证，又不能把整条供应链的敏感数据向任何扫描者暴露。

材料科学能制造一张难以复制的脸。社会还要决定谁保管它的档案，谁有权比对，谁为误判负责。

可信来自无法重演的过去，不是无瑕

工业文明通常把可靠与无瑕联系在一起：表面越光滑、尺寸越一致、缺陷越少，产品越值得信任。

裂纹 PUF 提供了另一种可信观。

它不是通过消灭偶然性来证明身份，而是让偶然性留下痕迹。标签可信，不是因为每条线都符合设计图，而是因为它经历了一次无法被精确重演的形成过程。

这与人的签名、纸张纤维、陶器开片甚至物件磨损有某种相似之处。我们识别一件旧物，常依靠制造者没有计划的细节：边角的磕碰、颜料的裂开、长期使用形成的光泽。它们是时间写下的副本保护。

新研究把这种“历史痕迹”提前安排进制造，让一次受控的撕裂成为标签的出生仪式。

但真正成熟的防伪，不应把公众引向一句神奇的“不可克隆”。它应该诚实展示整条证据链：物理指纹如何产生，怎样登记，怎样重读，何时会老化，阈值如何确定，后台由谁管理，出错后怎样申诉。

一张好标签不是向消费者说“请相信我”。它是允许消费者追问：你凭什么认定，这一张就是当初那一张？

参考资料清单

• 《Nature Communications 开放论文》，2026 — https://www.nature.com/articles/s41467-026-75983-w
• NIST 轻量密码项目 — https://www.nist.gov/programs-projects/lightweight-cryptography
• GS1 Digital Link — https://www.gs1.org/standards/gs1-digital-link