“纳米包装”是一新兴技术, 问世不过10 多年, 但其发展速度非常惊人, 为包装新产品开发打开了广阔天地。国外“纳米包装”技术的应用主要在四个方面: 1. 纳米涂层和刀具材料已进入市场。利用纳米技术在高温下的高强、高韧、稳定性好的特点, 改造传统刀具和工件。芬兰、美国在普通钢刀上覆盖纳米涂层, 其硬度可提高几倍, 欧、美一些发达国家把纳米陶瓷刀具作为跨世纪刀具工业革命的目标,正由实验室转化为工业化生产, 预计不久这种刀具将在市场上成为主角。
2.纳米粒子与树脂等复合对市场有极大的吸引力。日本几家电器公司在这方面做了大量研究, 其成果在高档电器和包装上有广泛应用。3. 纳米材料作为添加剂加入其它材料中用于改性, 以引起企业界的关注。4.纳米功能材料有很大的潜在市场需求。纳米材料特殊的光、电特性、巨磁阻现象、非线性电阻现象等, 具有传统材料所没有的明显特点, 引起了国内外的广泛兴趣。
一、纳米技术在商品标识上的应用
1.商标保护新技术。目前, 以色列的Starboardechnologies 公司开发防伪标记的极廉价又可靠的新技术。这些图像肉眼看不见, 但通过一些特殊的镜片就便能看见。可用各种印刷工艺中的一种来添加这种图像, 包括胶印、凹印和柔印。在进行正常的印刷前, 先用专用软件对顾客提供的文件进行处理, 在这个过程中像素和线段进行微妙地处理, 使得植入到图像中的信息不会被肉眼看见, 这些“隐蔽的图像”即使能够被复制或解码的话, 也是极其困难、花费巨大的, 即使成功复制、解码仍可被辨别出来。因为扫描仪只能捕捉到可见图像, 而得不到编码的数据。这种技术的一大优点就是验证所需的解码镜片, 既不需要电源也不需要特殊的化学方法, 它是经过独特配置的、用于特别变成的图像。
2.DNA 标记和光学毫微图章。德国IdentifTe ChnoLogies 公司已经开发出另外两种防伪工艺。一种是以人工合成的DNA 为基础的分子指纹识别, 是提供高级保护的另一类型的“锁和钥匙”, 它可生成处在10 的12 次方—10 的16 次方之间的客户的特殊代码, 直接印刷在折叠纸盒或其它产品上; 第二种工艺使用光学纳米代码完成的高级防伪标记, 这种方法是为包装配上标签状的防篡改图章, 该图章有一个房舍、一层隔离膜和一个含有纳米微粒的金属层组成。该工艺使用了15 个以上的参数进行加密, 还可加入诸如公司标识等类似的元素。
3.DNA 商品条码。为了防止商品条码被仿造, 不久前, 韩国科学家发明了一种DNA 商品条码, 有了它造假者只能望尘莫及了。DNA 商品条码是用一段DNA 序列号形成DNA 商品条 码, 然后喷到商品上。要验证该条码,必须使用一种特制的解读器, 这也让造假者无机可乘。据悉, 在整个DNA商品条码的研制过程中, 涉及到了四种尖端技术, 但这些技术是绝对不能公开的, 因为造假者同样对这些技术很感兴趣。科学家预测, DNA 商品条码一旦推广, 将能大大提高人们对于商品的信任度。
$分页符$ 二、纳米防伪新科技
1.光点全息图防伪包装标签。德国某公司最近研制出一种新型防伪标签系统, 利用激光束把数据信息以微米大小的光点形式打入标签, 通过识别光点形成的全息图, 鉴别产品的真伪, 这种新型防伪标签在产品及包装等领域应用前景广泛。新系统结合了全息摄影和聚合材料薄膜的数据存储技术的优点, 通过激光束将随机数量的光点烙在一片仅有二万分之一米厚的聚合材料薄膜上, 每平方毫米薄膜可以烙100 万个光点, 这些光点可形成一个三维全息图, 代表一个图像、数字代码或是企业标识。此外, 光点中还可以储存一千字节的数据信息, 比目前通行的条码容量多出1000 倍以上,用以介绍产品的情况。使用时, 通过特殊的读识装置和激光束, 再现全息图,并读出光点储存的产品信息。
2.多层变色防伪材料。是一种低成本生产光变色防伪材料的工艺, 先按防伪材料的用途和色彩变化要求,用计算机设计好膜系, 然后将物理气相镀膜方法和溶胶涂覆方法紧密结合完成至少由反射层、介质层、吸收层三层组成防伪材料的生产步骤。本发明的工艺不仅大幅度降低了生产成本,且纳米溶胶介质膜的折射率很容易通过改变纳米溶胶的组成而变化, 因此用变色材料变色范围有更大的选择余地, 可广泛用于公众防伪、专家防伪或两者结合的防伪膜或防伪油墨。
3“. 纳米折光”防伪标。作为世界最大的独立内存生产厂商, 金士顿(Kingsion) 宣布金士顿产业全部采用全新的“纳米折光”防伪标, 逐步替代使用了两年之久的“荧光短信”防伪标。“纳米折光”全称为“纳米玻璃微晶折射光线”技术, 在不同的光线角度下可展现出不同的文字及图案, 如果将其放在40 倍的放大镜下, 可以看到一系列重叠组合排列的球状晶体, 目前这项技术在国内存储器领域尚属首次采用。相比上一代的“荧光短信”防伪标,“纳米折光”防伪标无须借助第三方工具如验钞笔、电话或手机, 消费者只需按照包装上的防伪步骤转换角度, 通过目测就可在第一时间准确的辨别产品的真伪, 方便性和时效性都大为提高。同时, 与和它有某些相似之处但推出时间较长、缺乏技术领先型的激光全息防伪标相比,“纳米折光”防伪标在防伪性方面有了质的提升。据悉, 今后凡是金士顿内存及闪存产品都将采用全新的“纳米折光”防伪标。
$分页符$ 三、纳米颜料与新油墨
1.纳米颜料墨。纳诺微公司以高新技术作为公司的发展核心, 攻克了颜料墨纳米级制备技术的国际性难题, 技术水平国内首创、国际领先, 目前公司的纳米颜料墨产品已开发了五大系列70 多个品种, 产品可广泛用于纸币、喷墨、油漆等行业等高级着色剂, 产品与传统颜料墨相比具有耐水等优点, 远销多个国家, 市场前景广阔。纳诺微( 南通) 基地规划规模为年产10, 000 吨纳米颜料墨生产能力, 产值为4 亿元。
2.彩色纳米墨水。我国年轻科技人员成功研制出颜料颗粒最大直径为200 纳米的材料墨水, 从而使国产墨水具备了替代进口墨水的可能。未来的趋势是喷墨打印替代针式打印。激光打印成为打印市场的主流。而随着喷墨绘图、数码打印等市场的迅速扩大,作为喷墨打印机消耗材料的喷墨墨水市场也随之急剧扩大。颗粒度是高质量打印机墨水制造技术中最关键的问题。打印机的结构要求墨水中颜料粒子的平均粒度必须在500 纳米以下,才能提高打印质量。而传统的墨水由于大多是化学合成燃料墨水, 化学稳定性差、易堵喷头, 影响了打印图文效果。李采用高科技的超微技术工艺和高速撞击流粉碎法将颜料粉碎成直径为20 纳米—200 纳米的球状纳米颗粒, 超过同类产品粒度指标, 解决了计算机喷墨墨水最关键的粒度问题。
3.阳离子油墨。阳离子油墨也是一种新型的油墨。它为提高柔性版印刷的环保和质量增加了保证。阳离子油墨具有挥发性低、气味小的优点。从上世纪90 年代, 人们已开始注意到环保印刷的问题, 因此, 油墨市场已经向低挥发性油墨倾斜。在这一方面, 阳离子油墨可以说是很好的环保油墨。如今它已应用于一些食品包装行业。此外, 阳离子油墨还有可以在塑料片基上附着的好处。阳离子油墨和涂布上光对电晕处理过的片基表现出特别好的附着性, 这正是所有优点中最关键的。由于与自由基型油墨相比, 阳离子油墨具有固化速度中等, 可二次固化,无阻止氧化, 温度影响轻微, 无收缩量, 塑料附性优良等特点。为了环保,要不断解决油墨中诸如铅、苯、芳香族化合物、乙基乙二醇等有害物质的含量, 保证其对食品、用品的安全和印刷人员的身体健康。因此, 阳离子油墨在这些方面表现出巨大的优势。
$分页符$ 四、纳米技术与食品包装
1.纳米食品包装市场广阔。有资料显示, 科学家利用纳米技术设计出的食品包装, 其市场将从今年的26 亿美元发展到明年的70 亿美元, 预计2010 年将达到204 亿美元。目前全球有200 家公司从事纳米产品的研发。美国在这个领域处于领先地位, 日本和中国紧随其后, 2010 年亚洲将成为纳米食品包装的最大市场。
2.纳米的食品包装的功能。纳米技术在广泛应用进一步推动了纳米市场的快速增长, 目前全球纳米食材已经超过了250 种。纳米技术能在分子尺度上改变包装材料的结构, 采用不同的结构, 塑料包装也能允许水分和气体穿过, 这就满足了水果、蔬菜、饮料、葡萄酒等食品的包装要求。纳米技术还能使包装材料具有避光阻燃保温功能。在食品和饮料包装领域, 纳米技术的应用可以改善包装材料, 延长使用寿命, 提升食品质量, 实现包装的抗菌透气性, 多功能智能包装正在取代传统包装。由于纳米结构的改变能延长食品寿命, 保持食品原有的颜色和味道, 防止细菌和微生物的入侵, 从而保证食品安全。把纳米传感器植入包装内部, 消费者就能看到食品是否变质, 以及食品的营养成分。纳米生物技术和生物包装将对食品工业产生巨大影响。
3.提高食品的安全和品质只是纳米技术的第一步。现在有180 项纳米应用技术正处于开发阶段, 其中少数已经上市。不少产品生产企业意识到了纳米产品的优势, 而建立了研发机构, 新产品正在开发中, 广大的市场潜力吸引了越来越多的竞争者投入到这个新领域。
$分页符$ 五、纳米技术在包装机械的应用
1.介孔固体和介孔复合体是近年来纳米材料科学领域引人注目的研究对象, 由于这种材料较高的孔隙率( 孔洞尺寸为2nm～50nm) 和较高的比表面, 因而在吸附、过滤和催化等方面有良好的应用前景。对纯净水、软饮料等膜过滤和杀菌设备又提供了一个
