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一、納米技術(shù)概述

納米（nanometer,nm）是一種計(jì)量物質(zhì)的長(zhǎng)度單位，為10-9m，用符號(hào)表示為nm，納米等于十億分之一米，千分之一微米，大約是三四個(gè)子的寬度。從微米科技到納米科技，是科學(xué)發(fā)展的必然結(jié)果，但不是簡(jiǎn)單的延伸，在0.1納米到100納米之間度量單位上，物質(zhì)的物理和結(jié)構(gòu)特性都發(fā)生了從量變到質(zhì)變的變化，納米科學(xué)20就是世紀(jì)80年代末期建立在這一微小度量敬意的技術(shù)。

納米技術(shù)（nanotecnnology）是一個(gè)含義極其豐富的術(shù)語(yǔ)，它本身還包含著豐富的哲學(xué)內(nèi)涵。它的基本涵義是納米尺寸（10－10－10－7m）尺度空間內(nèi)認(rèn)識(shí)和改造自然，研究通過(guò)直接操作和安排原子、分子運(yùn)動(dòng)未分選和特性，創(chuàng)造新物質(zhì)。

二、納米包裝材料的發(fā)展簡(jiǎn)史

人工制備納米材料的歷史至少可以追溯到1000多年前，我們的祖先應(yīng)有了制造和使用納米材料的歷史。如我國(guó)古代利用燃燒蠟燭的煙霧制成炭黑人微言輕的原料心臟用于作色的染料，就是最早的納米材料。

1990年7月在美國(guó)巴爾的摩召開(kāi)了國(guó)際第一屆納米科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)會(huì)議，1993年國(guó)際納米技術(shù)委員會(huì)（INIC）將納米科學(xué)技術(shù)劃分為六大分支：納米物理學(xué)、納米生物學(xué)、納米化學(xué)、納米電子學(xué)、納米加工學(xué)、納米計(jì)量學(xué)，標(biāo)志著這些分支作為相對(duì)比較獨(dú)立學(xué)科的誕生。此后，這種介于原子、分子和宏觀物質(zhì)之間的納米技術(shù)研究便成為世界科技的熱點(diǎn)。

洛依是二十世紀(jì)末期最著名的材料專(zhuān)家，他的納米理論開(kāi)創(chuàng)了包裝材料的納米新時(shí)代―納米。在納米理論的指導(dǎo)下，1990年日本首先研制成功納米復(fù)合包裝材料優(yōu)異，其包裝應(yīng)用指日可待。無(wú)疑，通過(guò)納米技術(shù)，我們可以開(kāi)發(fā)出納米包裝系統(tǒng)。進(jìn)入納米，把微米級(jí)的各種不同類(lèi)型的添加劑制成納米級(jí)的產(chǎn)品，就會(huì)使傳統(tǒng)的包裝印刷產(chǎn)品換代。

納米科技中功用性最強(qiáng)的研究領(lǐng)域有三類(lèi)：1.納米材料；2.納米器件；3.納米檢測(cè)與表征。縱觀世界納米科技的研究成果，有以下兩個(gè)重要發(fā)現(xiàn)：1、我們可以將材料制成納米結(jié)構(gòu)以得到全新的性能；2、對(duì)納米科技發(fā)展作出貢獻(xiàn)的學(xué)科范圍極廣，許多新的活動(dòng)就在各學(xué)科之間的交叉點(diǎn)上。

三、納米結(jié)構(gòu)與納米材料的四大效應(yīng)

納米結(jié)構(gòu)是以納米尺度的物質(zhì)單元為基礎(chǔ)，按一定規(guī)律構(gòu)筑或營(yíng)造一種新的體系，它包括一維、二維、三維體系。

納米材料（nano material）一般是指尺寸在1―100nm之間的粒子，是處在原子簇和宏觀物體交界的過(guò)渡區(qū)域，是一種典型的介觀系統(tǒng)。將普通材料制成納米量級(jí)后，納米材料具有卓越的光、聲、電、熱、磁、投射、吸收等第三的特殊功能，它就會(huì)出現(xiàn)極其特有的四大效應(yīng)：①小尺寸效應(yīng)或稱(chēng)體積效應(yīng)；②表面效應(yīng)與界面效應(yīng)；③量子尺寸效應(yīng)；④宏觀量子隧道效應(yīng)。由于以上四個(gè)效應(yīng)，納米材料呈現(xiàn)如下性能：①高強(qiáng)度和高韌性；②高熱膨脹系數(shù)、高比熱和低熔點(diǎn)；③異常的導(dǎo)電率和磁化率；④極強(qiáng)的吸波性；⑤高擴(kuò)散性。

納米材料是納米科學(xué)技術(shù)最基本的組成部分。納米材料在結(jié)構(gòu)上由二種組元組成：一是具有納米尺度的微粒，稱(chēng)之為顆粒組元（或基元）；一是這些顆粒之間的界面組元，也稱(chēng)納米晶粒和晶粒界面兩部分。納米材料按結(jié)構(gòu)可分為四類(lèi)：①晶粒尺寸至少在一個(gè)方向上在幾個(gè)納米范圍內(nèi)稱(chēng)三維（3）米材料（納米塊狀固體材料）；②具有層次結(jié)構(gòu)者稱(chēng)二維（2）納米材料（納米薄膜）；③具有纖維結(jié)構(gòu)者稱(chēng)一維（1）納米材料（納米線性結(jié)構(gòu)材料或稱(chēng)納米絲）；④具有原子族和原子束結(jié)構(gòu)者稱(chēng)零維（O）納米材料（納米粉體）。其中納米粉體開(kāi)發(fā)時(shí)間最長(zhǎng)，技術(shù)最成熟，是生產(chǎn)其他三類(lèi)產(chǎn)品的基礎(chǔ)。

納米復(fù)合材料（wanocomposites）是指作為分散相材料的忙于至少在一維方向在100nm以?xún)?nèi)的復(fù)合材料。納米復(fù)合材料為發(fā)展高性能材料及改善現(xiàn)有材料性能提供了一種新途徑。

四、納米包裝材料制備與檢測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)

納米材料制備技術(shù)的發(fā)展，已使不同形狀、不同結(jié)構(gòu)的納米包裝材料的制備成為可能。以便尋求產(chǎn)量大、成本低、無(wú)污染、尺寸可控的制備方法，為產(chǎn)業(yè)化服務(wù)。

1.納米材料的制備方法包括：物理法和化學(xué)法。物理制備方法主要涉及到蒸發(fā)、熔融、凝固、形變和粒徑縮減等物理變化過(guò)程，具體包括粉碎法、蒸發(fā)凝聚法、離子濺秧法、冷凍干燥法、電炎花放電法、爆炸燒結(jié)法等?；瘜W(xué)制備納米微粒的過(guò)程通常包含著基本的化學(xué)反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中物質(zhì)之間的原子進(jìn)行組織排列，決定著物質(zhì)的存在?；瘜W(xué)法主要有氣相化學(xué)反應(yīng)法、沉淀法、水熱合成法、噴霧熱導(dǎo)法、溶膠―凝膠法、r射線輻照法、相轉(zhuǎn)移法等。

2.納米復(fù)合材料的制備方法：（1）高能球磨法；（2）燃燒合成法；（3）化學(xué)氣相沉積法；（4）熔融共混法；（5）扦入法（扦層復(fù)合技術(shù)）。

3.采用直接合成納米結(jié)構(gòu)的方法是目前獲得合成納米材料的可行方法：（1）納米扦層聚合；（2）相分離嵌段聚合物；（3）雜化材料；（4）組裝合成納米相；（5）仿絲成纖技術(shù)；（6）反應(yīng)合成超支化或樹(shù)狀高分子；（7）生物體內(nèi)組裝納米相結(jié)構(gòu)物質(zhì)（稱(chēng)仿生納米合成）。

4.納米材料的表面改性大致可分為六種：（1）表面覆蓋改性（表面活性劑覆蓋改性）；（2）高能量表面改性；（3）外層膜改性；（4）局部活性改性；（5）機(jī)械化學(xué)改性；（6）利用沉淀反應(yīng)進(jìn)行改性。

5.應(yīng)用于納糧食非導(dǎo)體組裝技術(shù)L有LB技術(shù)，自組裝（self―assembly,sa）技術(shù)、靜電組裝（electrostaic―assembly ESA）技術(shù)和模板組裝（template―assembly ta）技術(shù)等。

6.納米技術(shù)必須具備二個(gè)條件：一是納米尺寸，自然界里所沒(méi)有的新物性。其檢測(cè)與計(jì)測(cè)技術(shù)歸納為：（1）掃描探針微技術(shù)；（2）光外差干涉技術(shù)；（3）X射線干涉顯微技術(shù)；（4）基于F―D票的微微技術(shù)。

五、關(guān)于納米包裝印刷的命題及其必要性

遵照江總書(shū)記提出的“趕超國(guó)際包裝印刷先進(jìn)水平”的目標(biāo)，中國(guó)包裝界“十五”計(jì)劃和2010年行業(yè)發(fā)展規(guī)劃中，把加大技術(shù)力度、提高科技含量和技術(shù)創(chuàng)新，建設(shè)高新科技包裝印刷基地作為開(kāi)拓區(qū)域經(jīng)濟(jì)及抖動(dòng)增長(zhǎng)的重要舉措。包裝在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程的中心性作用逐步凸現(xiàn)包裝盒印刷納米是什么，中國(guó)包裝市場(chǎng)以每年12―15%的幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，無(wú)疑將是一個(gè)極具潛力新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)和巨大的市場(chǎng)。

納米技術(shù)和納米材料的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)，為中國(guó)包裝界提供了一個(gè)千載難逢的大好時(shí)機(jī)，為此要不失時(shí)機(jī)地開(kāi)發(fā)納米技術(shù)在包裝印刷領(lǐng)域的應(yīng)用研究。關(guān)于納米包裝印刷的命題是：

1、納米包裝的定義目前尚無(wú)納米包裝的準(zhǔn)確定義，但從納米科學(xué)的角度出發(fā)，納米包裝是反映使用納米材料、納米技術(shù)對(duì)包裝產(chǎn)品進(jìn)行納米合成、納米添加、納改性，使其具備納米結(jié)構(gòu)、尺度、特異功能的包裝新物性的總稱(chēng)。

2、納米包裝具備四個(gè)要素：納米包裝要素、納米包裝容器要素、納米包裝技術(shù)要素、納米包裝信息要素。

3、納米包裝材料：就是指分散相尺寸為1-100nm納米顆?；蚓w與其他包裝材料合成添加制成的納米復(fù)合包裝材料的體系。

4、納米研究的對(duì)象和任務(wù)是：研究納米包裝物在物流過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和規(guī)律，納米包裝物的物性功能變化的規(guī)律與制備技術(shù)；研究納米包裝與多學(xué)科的關(guān)系，從而提出全新的包裝概念，改進(jìn)及創(chuàng)造新的包裝技術(shù)和裝潢技術(shù)，縮短現(xiàn)有包裝企業(yè)與納米包裝的工程化、產(chǎn)業(yè)化和商品化的進(jìn)程。

六、納米包裝印刷的應(yīng)用研究

1、納米復(fù)合包裝材料

隨著21世紀(jì)包裝對(duì)特種功能需求的增加，諸如防殉爆包裝、防電磁包裝、迷彩包裝、高阻包裝、隱身包裝、防雷達(dá)包裝等要求的出現(xiàn)，促進(jìn)了納米包裝技術(shù)的。由納米材料復(fù)合而成的納米鉆冰求酥不成了需要的一類(lèi)高新材料。就包裝領(lǐng)域而言，近幾年來(lái)，國(guó)外研究得最多的納米復(fù)合材料是聚合基納米復(fù)合材料（PNMC）。例如在高分子聚合物中加入10%的納米TLCP（熱液晶聚合物）就會(huì)使材料的拉伸強(qiáng)度提高到470Mpa，從而大大拓展其用途，亦節(jié)省了稀缺資源。

2、納米抗菌包裝材料

納米抗菌包裝材料已成為熱門(mén)話題。日本在包裝材料中添加一種新型無(wú)機(jī)搞菌劑，在聚烯薄膜中加入抗菌劑和增效劑制成的。目前應(yīng)用較廣的抗菌薄膜。純天然的基礎(chǔ)材料在納米技術(shù)的改造下，能夠發(fā)揮出驚人的殺菌效果，、抗菌、無(wú)菌包裝，能使菌體變性或沉淀，一旦遇到水，便會(huì)對(duì)細(xì)菌發(fā)揮更強(qiáng)的傷力。且吸附能力強(qiáng)、摻透力也很強(qiáng)，洗滌后也還有較強(qiáng)的抗菌作用。

3、納米包裝材料改性技術(shù)

（1）納米粒子添加到塑料中不僅起到補(bǔ)強(qiáng)作用，而且具有許多新的特性。納米SiO2因其透光、粒度小，可使塑料變得致密，從而使塑料薄膜的透明度、強(qiáng)度和韌性、防水性都大大提高，因此可作為特殊用途的高級(jí)塑料包裝薄膜。

（2）把納米氧化鋁加入到橡膠中，從而大幅度地提高了橡膠的耐磨性和介電特性，使用壽命明顯延長(zhǎng)，性能在為提高。日本還試驗(yàn)把氧化鋁Al2O3納米顆粒加入到普通玻璃中包裝盒印刷納米是什么，從而明顯改善了玻璃的脆性。納米氧化鋁彌散到透明的玻璃中既不影響透明度又提高了高溫沖擊韌性導(dǎo)體納米微粒（砷化鎵、鍺、硅）放入玻璃中或有機(jī)高聚物中，提高了三價(jià)非線性系數(shù)。

（3）在包裝印刷行業(yè)中，納米微粒也都扮演著越來(lái)越重要的作用。納注白炭黑、納米碳酸鈣、納米金屬微粒均可替代化學(xué)顏料來(lái)作為印刷油墨。油墨的性能必定會(huì)有一個(gè)飛躍。

（4）最近，美國(guó)柯達(dá)公司研究部成功地研究了一種既具有顏料又具有分子染料功能的新型納米粉體，預(yù)計(jì)將給彩色印像技術(shù)帶來(lái)性的變革。納米粉體在橡膠、顏料的改性等方面很可能給傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品注入新高科技含量，在未來(lái)市場(chǎng)上占有重要的份額。

4、納米型功能（智能）包裝材料

目前研制的納米型功能、智能包裝材料，通常是用光電、溫敏、濕敏等功能材料與包裝材料復(fù)合制成的，它可以識(shí)別和指示包裝空間的溫度、濕度、壓力以及密封的程度、時(shí)間等一些重要參數(shù)。這是一種很有發(fā)展的功能包裝材料，有防止變色型、防銹型、防霉型、保鮮型，通常制成功能袋或片材。適用于高檔包裝和軍品包裝。

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