納米材料奇異性能的應(yīng)用
   在亞微米級(jí)體系團(tuán)簇之間存在一個(gè)十分引入注目的新的微小系，即納米體系，這個(gè)體系的范圍通常定為1-100納米左右。納米微粒就是這個(gè)體系的典型代表，它屬于超微粒子范圍(1-100納米)，具有不同于常規(guī)固體的新的特征。材料的物理化學(xué)性能取決于其組成和結(jié)構(gòu)，而納米技術(shù)正是在原子和分子的層面—亡改變材料的組成和結(jié)構(gòu)，從而優(yōu)化材料的性能。材料是一切工藝和應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ)，通過(guò)實(shí)施納米技術(shù)可產(chǎn)生許多性能奇特的新材料。
   正因?yàn)榧{米材料具有卓越的光、電、熱、磁、放射、吸收等特殊功能，使它在機(jī)械、電子、化工、包裝、國(guó)防等領(lǐng)域有著極其廣闊的應(yīng)用前景，納米功能材料有很大的潛在市場(chǎng)需求。納米材料特殊的光、電特性、巨磁阻現(xiàn)象非線性電阻現(xiàn)象等，為包裝材料新產(chǎn)品的開發(fā)取得了新的突破。
    納米技術(shù)在包裝材料應(yīng)用的啟示
   在分子以上到微米以下或是在1—100微米量級(jí)尺度范圍山研究應(yīng)用所產(chǎn)生了納米包裝這——新學(xué)科，它和其他的納米學(xué)科，—樣，并不拘泥于尺度和尺度—亡的分界，而是著眼丁小尺寸所引起的物質(zhì)的變異行為和新的物性。
     自1991年Gleiter等人率先制得納米材料以來(lái)，經(jīng)過(guò)10多年的發(fā)展，納米材料有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。如今納米材料在包裝領(lǐng)域的應(yīng)用，例如納米高阻隔密封包裝材料納米防靜電包裝材料既有比原材料好的高性能，又可以在常規(guī)下進(jìn)行動(dòng)加工，還具有高的表面光澤度，為我們提供了良好的應(yīng)用前景。納米材料由于納米級(jí)晶粒，高濃度晶界和晶界的原子狀況三方共同造就了其性能優(yōu)于一般材料的優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，根據(jù)國(guó)際納米材料研究的發(fā)展趨勢(shì)，建立和發(fā)展了制備納米結(jié)構(gòu)(如納米有序陣列體系、介孔組裝體系、MCM—4[等)組裝體系的多種方法，特別是自組裝與分子自組裝、膜板合成、碳熱還原、液滴外延生長(zhǎng)、介孔內(nèi)延生長(zhǎng)等。已成功的制備出多種準(zhǔn)一維納米材料和納米組裝體系。這些方法為進(jìn)一步研究納米結(jié)構(gòu)和準(zhǔn)一維納米構(gòu)材料的物性，推進(jìn)它們?cè)诩?xì)米結(jié)構(gòu)器件的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。
納米包裝應(yīng)用研究的最新技術(shù)
(一)聚合物基納米復(fù)合包裝材料令院校
    就包裝領(lǐng)域而言，近幾年來(lái)，國(guó)外研究最多的納米復(fù)合材料是聚合物基納米復(fù)合材料(PNMC，即PolymericNano—Metered Composites的簡(jiǎn)寫)，常用的聚合物有PA、PP、PVC、PET、LCP等。高分子納米復(fù)合材料包括分子復(fù)合稠•料體系和無(wú)機(jī)超微粒子復(fù)合體系二大類，前者是把剛性高分子如LCP以分子水平(10納米數(shù)量級(jí))分散在柔性高分子集體中，后者是把無(wú)機(jī)超微粒子以單層片狀或?qū)訝钚螒B(tài)分散在柔性高分子基體中，最終制成納米復(fù)合包裝材料。
   納米復(fù)合塑料包裝的可塑性、耐磨性、硬度、強(qiáng)度都有明顯的提高和增強(qiáng)。1993年日本首先研制成功的納米復(fù)合包裝材料"PA6納米復(fù)合包裝材料”就是采用插入法首先制得納米級(jí)蒙脫石粉，然后以層狀方式與已內(nèi)酰胺單體混合，之后再把它們聚合成聚酰胺納米復(fù)合材料基體，最后根據(jù)需要制成包裝薄膜或其他形狀的容器。這樣制得的納米復(fù)合PA6包裝材料的性能拉伸強(qiáng)度和拉伸模量分別提高110Mpa和2lCpa，熱變形溫度250％，熱膨脹系數(shù)是原來(lái)的60％，吸水率大幅度降低。根據(jù)國(guó)外研究報(bào)道，把4．7％(重量成分)的膠嶺土材料復(fù)合到尼龍一6型聚合物中后，形成納米復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度從68．6Mpa，提高到97．2Mpa，抗彎強(qiáng)度從89．4Mpa提高到143．0Mpa，熱變形溫度從65％提高到152~C，而熱變形溫度的提高則意味著這種材料的應(yīng)用范圍大大擴(kuò)展。納米復(fù)合包裝材料主要用于太空包裝、食品包裝，制造高級(jí)機(jī)械零部件。有的還可用于特種包裝如防靜電、放電磁、防殉暴、隱形及危險(xiǎn)品包裝等。
   Messe~一Smith等人研究表明，硅酸鹽—環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料的機(jī)械性能獲得了同樣的改善，其儲(chǔ)能模量在玻璃區(qū)提高了60％，在橡膠區(qū)提高了450％，這在傳統(tǒng)的微米或更大的顆粒填料環(huán)氧樹脂中是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到的。在無(wú)機(jī)物含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)玻璃纖維或礦物補(bǔ)強(qiáng)聚合物中填料含量時(shí)，就能獲得優(yōu)良的剛度，強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，以及聚合物的可加工性和介電性能，使此類新材料在新型高效催化劑、生物材料和環(huán)保材料等高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用前景日趨廣泛，日本已將這獨(dú)新材料應(yīng)用于食品包裝等。
   國(guó)外現(xiàn)今用于包裝的新型高分子納米復(fù)合包裝材料已有多種，諸如納米蒙脫石粉／PA類、納米碳黑／PE類、納米Si02／PiP類、納米LCP／PI類、納米型粘合劑等。用10nal左右的納米Si02、Ti02等粒子復(fù)合的高檔薄膜，不僅透氣性好，其它各種物理、化學(xué)性能都有大幅度提高，正是包裝界所需要的新品種。此外，納米材料可用吸收紅外線、紫外線、雷達(dá)波等，在軍品防護(hù)包裝-1：有很好的應(yīng)用前景。
   另?yè)?jù)報(bào)道，瑞典國(guó)家包裝研究所正在研究聚酰胺脂——膠嶺土納米復(fù)合材料薄膜，準(zhǔn)備用于需要長(zhǎng)貨架壽命的食品包裝。他們所用的聚合物基構(gòu)•是一種生物降解的半晶體熱塑性聚合物。應(yīng)用納米技術(shù)，可以通過(guò)把納米級(jí)微粒(可選擇金屬的，無(wú)機(jī)的或有機(jī)的)融合到聚合物晶格結(jié)構(gòu)中的方法來(lái)達(dá)到這一目的。
   在聚合物基納米復(fù)合包裝材料中，聚合物／層狀無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料，由于插層技術(shù)的突破而獲得了迅速發(fā)展，部分研究成果已經(jīng)開始進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化或因有極大產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景而備受關(guān)注。聚合物基的納米復(fù)合材料包括兩大體系：一是分子復(fù)合材料體系；二是無(wú)機(jī)超微粒子復(fù)合體系。納米LCP／PI復(fù)合包裝材料屬于前類，而納米碳黑／PE防靜電復(fù)合包裝材料屬于后…—類。把經(jīng)過(guò)插層化的有機(jī)化納米石墨填加到聚合物中去，2％—5％的添加量就可以使塑料的電阻率從1016f~．em—廠降到Oil．cm—10n．gill，控制有機(jī)納米石墨的添加量，可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整聚合物的電性能，可作為優(yōu)良的納米塑料包裝材料。
   通過(guò)插層復(fù)合技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)有機(jī)高分子和無(wú)機(jī)物在納米尺度—亡的復(fù)合，得到的材料既體現(xiàn)了無(wú)機(jī)材料的剛性、尺寸穩(wěn)定性、耐熱性，又顯示了聚合物的韌性、可加工性、耐化學(xué)藥品性和良好的電性能，使其在IC集成電路電子產(chǎn)品包裝領(lǐng)域及防靜電問(wèn)題上的解決變得輕而易舉。
    由于所加入的無(wú)機(jī)物只有3%-5%同時(shí)，納米范圍內(nèi)的相結(jié)構(gòu)尺寸小、于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)，因此添加2％(體積)蒙脫土／PA6大3倍。硅酸鹽片晶有很強(qiáng)的對(duì)氣體、水蒸氣的阻隔作用，加之有促進(jìn)PET結(jié)晶的作用，有很高的遠(yuǎn)紅處反射系數(shù)，是啤酒瓶和軟飲料瓶的理想包裝材料。
   還可通過(guò)制備一種特殊的無(wú)機(jī)納米氧化物，并借助于低熔點(diǎn)的低分子聚合物充分全面地分散于高分子聚合物中，使聚合物具有高阻隔、高保鮮、抗菌、防霉的綜合環(huán)保功能。項(xiàng)目制備』：藝的最終產(chǎn)品是—種通用型的保鮮專用母粒，可添加于各種PP、PE、PET、PA吹膜的工藝，直接供給吹塑型廠家，用于高級(jí)食品包裝制品。