纳米技术在包装中运用的可行性研究
    

纳米技术+包装=“黄金”?

  编者按:21世纪是纳米的世纪,纳米技术将广泛应用于生活和生产的各项领域,这一人类的伟大杰作似乎撒到哪里,哪里就将生出黄金,那么纳米技术到底又能够为包装业带来什么呢?谈到该技术时,人们常常将焦点集中在该技术能够使包装具有的新性能上。但更重要的是我们要看到这种技术对现有性能的作用及如何使价格的大大降低——也就是如何使其具有最优的性价比。这对如包装这类行业来说这无疑是非常重要的,因为它们对产品的价格十分敏感。包装业最重要的课题是如何不断提高自身的能力,制造出价格低廉,并能感应环境和追溯加工信息的产品。

  本网编译报道:纳米技术在包装业的新闻中的地位日益显要。理查德·琼斯博士在十月的“聚合物与纳米技术”研讨会发表演讲前,为我们解释了纳米技术对包装业的影响。

  纳米技术正越来越成为国内媒体谈论热点,但究竟什么是纳米技术仍使人感到迷惑。一篇科幻小说中曾经有过这样的描述,以纳米为计量单位的潜艇在我们的血液中巡游。而目前更流行的观点是纳米技术只不过是化学和材料学一种时髦的再结合。

  真实情况可以说是介于这两者之间。对纳米技术比较机械的极端观点可能不会实现,但这种新技术的重要性是显而易见的,该技术将会对大多数工业产生极大的冲击,而包装业正是其中之一。通过纳米技术,我们不久将可以看到一些功能性和智能包装的问世,虽然这些包装已经经过长期的宣传了。

  聚合物技术与纳米技术的联系是非常紧密的。纳米技术最初的概念是运用现有的工程手段将物体缩小十亿分之一米这个规模,比如我们在科幻小说中看到原子般大小的齿轮机构以及以纳米为计量单位的潜水艇,这些纳米级潜水艇与现实生活中的潜水艇在外型上是非常相象的。但是如果从物理学的角度上看待纳米技术,我们会发现实际情况与想象中的有很大不同,我们现实中的东西缩小以后其性能可能会发生变化。新的效应(如布朗运动)和强表面力、与大小有关的物质特性(如小长度上流水粘性的优势),这些意味着即使我们能够制造所说的纳米级的潜艇,但是这种潜艇也是无法工作的。

  另一方面,对纳米技术持激进观点的学者也有对他们有利的观点,这些观点有时候非常难以反驳。他们指出:一些构件(如性能卓越的细胞生物机器、分子发动机和薄膜输送装置)是包括我们人类在内的所有生物活动的基础。这些机械在规模上都是以纳米为计量单位,它们工作环境非常恶劣,但是它们仍然在以非常高的效率在工作着。

  纳米技术到底能够为包装业带来什么收益呢?谈到该技术时,人们常常将焦点集中在该技术能够使包装具有的新性能上。但更重要的是我们要看到这种技术对现有性能的作用及如何使价格的大大降低——也就是如何使其具有最优的性价比。这对如包装这类行业来说这无疑是非常重要的,因为它们对产品的价格十分敏感。包装业最重要的课题是如何不断提高自身的能力,制造出价格低廉,并能感应环境和追溯加工信息的产品。

  一方面,“智能技术”的概念将分散的感应装置同网络的概念广为传播。每一个这种装置都可以算得上是一个智能包装,这些包装都是带有电源、基本微处理器、各类环境传感器及通信系统的,成本和大小应该低到可以用完即丢弃。

  这些装置由美国国防部资助开发,目前已经投入商品生产的运营中。装置内部微型电脑已经缩小到只有几毫米,并且成本只有几美元。

  与此同时,对从事包装业者很熟悉的另一项开发是无线电射频识别(RFID)技术。这种技术的工作原理与“智能技术”不同,“智能技术”是将把复杂的技术拆开缩简,而无线电射频识别(RFID)技术则是采用最简单的无源标签技术,即条形码。

  目前这些装置中所含有的智能级别还非常低,只限于自我识别。但随着RFID技术中的环境感应和同等通信能力的运用,“智能技术”也变得越来越便宜并且功能更加强大。这两种技术可以共同使用,性能上互为补充。

  “智能技术”和无线电射频识别(RFID)技术会使这些开发能够顺利成功,这两种重要的技术将会把纳米技术用于感应化学和生物传感器以及低价处理通道的开发。这类通道包括将自组合与廉价的、功能材料的印刷模式技术结合。

  塑料电子和嵌段聚合物光子结构自组合的开发为我们指出了包装业一些未来方向。现在还不清楚聚合物科学——该科学传统上着重生产和降低价格——是否会在这些开发工作中扮演一个重要角色。最终我们可以期望廉价的传统塑料包装跟昂贵的半导体装置联系在一起。通过这种方式,纳米技术一定会开发出新的市场和新的商业价值。(编译:许杰)

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纳米技术研究走向何处

  纳米技术具有许多诱人的特点:其产品的体积仅仅为分子般大小,但精密和复杂程度宛如人体的细胞,坚硬程度为钢铁的100倍,它是未来新技术的希望之星。专家预测,纳米技术在未来将掀起一场新的工业革命。美国政府认为,2015年纳米技术产品的全球市场将达到1万亿美元。

  纳米产品是未来新宠

    原则上讲,纳米技术通过操纵原子可以生产出各种产品,彻底改变我们日常生活中的产品及其生产方式。迄今为止,虽然只有抗玷污纺织品、新鲜食品外包装等采用了纳米技术的产品进入了市场,但有科学家预计,纳米技术产品最终将成为全球市场的主宰。

    美国麻省理工学院化工工程学教授乔治·斯泰范诺普勒思指出,“纳米技术将成为无处不在的技术”。他的观点呼应了其他纳米技术的支持者,他们认为,工业化国家目前已即将进入在制造业全面使用纳米技术的阶段。

    借助于显微技术的最新进展,科学家目前已经能够将单个原子置放于任意地方。该技术的潜在应用前景非常巨大,在它的支持下,我们不久将会看到显微计算机、能够杀死癌细胞的遥控天线、无污染的汽车发动机等产品问世。

    然而,目前的最大难题在于科学家对纳米技术未来趋势的看法存在巨大分歧。这导致了投资者对纳米技术信心不足,他们甚至怀疑,到2015年,纳米技术产品的全球市场是否能达到美国政府的预测还无法肯定。

  纳米发展需迈过门槛

    根据大多数的预测,纳米技术将在未来10年-20年趋于成熟。但在此之前必须克服下列主要障碍。

    人们首先面临的问题是缺乏能带来经济效益的规模生产。一些相当复杂的设备需要将亿万个原子进行精确的放置,麻省理工学院机械工程学乔治·巴巴斯塔帝斯指出,“这种设备的构建工作有可能耗费宇宙的整个生命历程。”

    另外一个挑战是如何在纳米量级和宏观量级之间建立有效的桥梁。当将纳米量级的设备同尺寸较大的导线连接时,技术上难以实现,在这种情况下,设备将毫无用处。目前尚不清楚科学家如何解决这些难题。麻省理工学院材料科学和工程学弗朗西斯科·史泰拉斯说:“目前关于制造纳米级量级小型设备的很多假设都不太合理。”

    此外,人们还担心当纳米技术开始进入实用阶段时,会将人类“带入歧途”。众所周知,目前人们对“超级种子”(转基因作物)以及“怪物食品”(转基因食品)的普遍担忧,阻碍了生物技术在农业中的应用;对克隆婴儿的担忧阻碍了人类干细胞的研究进展。由于担心纳米技术的副作用,世界上一些环保组织呼吁暂停纳米技术的研究工作,直到人们充分认识它对社会、环境乃至人类健康的危害。

  对纳米技术热情不减

    尽管存在上述担忧,世界各国并没有放慢对纳米技术的研究步伐。2003年,在全球范围内对这项尖端技术的研究还是给予了极大的支持。美国国会增加了37亿美元的经费,专门用于未来4年对纳米技术的研究工作;与此同时,欧盟和日本也对纳米技术的研究工作给予了巨额投资。

    在政府数以亿计美元的投资和潜在利益面前,世界一些大型公司也不甘示弱,美国通用公司、摩托罗拉公司、IBM公司纷纷投巨资进行纳米技术研究工作。与此同时,一批从事纳米技术的新企业也应运而生,如休斯敦的碳纳米技术(CNI)和三菱化工的合资企业FrontierCarbon等。麻省理工学院的研究结论认为:从世界范围来看,电子工业和生物技术工业将很有可能最先利用纳米技术。在生物技术领域,科学家对从黄金中得到的所谓“纳米粒子”寄予厚望,期望它能够触发遥控设备以用于加热和杀死单一的癌细胞个体。正是这些令人向往的前景激励着纳米技术的研究工作。这同20世纪80年代初的情况相似,当时,生物技术的诱人前景激励着科学家和企业家,他们经过通力协作,使得基因技术的研究工作不断取得新的进展。

    与其他高技术相比,纳米技术同样具有创造财富的巨大机会,但是风险投资家对于如何实现这种设想存在着不同的看法。生物技术的新产品绝大多数用于治疗人类的各种疾病,而以纳米技术为基础的产品,可能被应用于健康保护、新品制造和航空业,这对那些仅接受某一个专业领域训练的风险资本家提出了严峻的挑战。目前,即使最有经验的风险投资家也难以确定纳米技术的未来前景。

    正如麻省理工学院机械工程系副教授陈刚在波士顿的一次纳米技术专题会议上指出:“纳米技术将走向何处

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    收录时间:2013年06月01日 17:33:26 来源:信息中心 作者:匿名
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