고성능, 친환경 포장재 제작에 있는 그래핀의 사용

Graphene는 6각형 격자에서 배열된 원자의 단 하나 층으로 이루어져 있는 2차원 탄소 allotrope, 1개의 2차원 탄소 allotrope가 21 세기의 가장 유망한 nanomaterials로 떠납니다. 그것의 특별한 기계적인, 열 및 전기 재산에는 무수한 기업에 걸쳐 강렬한 연구가 있습니다. 가장 적합한 신청의 한개는 고성능, 환경 친화적인 포장 물자의 발달에서 속합니다. 지속 가능한 포장을 위한 세계적인 수요로 흑연은, 분기한 물자에 환경에 영향을 미치고 있는 동안 환경에 영향을 줄 수 있는 물질을 감소시키기 위하여, 분기합니다.

그래핀의 이해: 구조 및 키 속성

그래핀은 종종 흑연의 건물 블록으로 묘사됩니다. 그것의 간단한 모양에서는, 그것은 탄소 원자의 장 다만 1개의 원자 두꺼운입니다. 그것의 최소한도 간격에도 불구하고, 그래 핀은 강철 보다는 대략 200배 더 중대한 장력 강도를, 측정된 가장 강한 물자의 그것에게 한 소유합니다. 그것은 또한 높게 가동 가능하고, 투명한, 그리고 열과 전기의 예외적인 지휘자입니다.

이 속성은 벌집 격자에 탄소 원자의 독특한 배열에서 발생. 원자 사이 강한 동등 채권은 그것의 기계적인 탄력을 시트를 제공, 무료 운동 electrons 허용 현저한 전도도를 제공하면서. 포장, 힘의 조합, 불능 및 가벼움은 특히 귀중합니다.

포장에서 사용되는 그래 핀의 종류

그래 핀 산화물은 일반적으로 사용되는 물질입니다. 그래 핀 산화물 (GO), 흑연 산화물 (rGO) 또는 피리틴 그래 핀 나노 플레이트 (GnP)을 사용합니다. 그래 핀 산화물은 대량으로 생산하기 쉽고 기존의 제조 공정과 호환되는 물 또는 폴리머로 분산 될 수 있습니다. 그래 핀 산화물은 더 높은 전기 전도성을 제공하지만 추가 화학 또는 열 처리를 필요로합니다. 프리 스틴 그래 핀 나노 플레이트 흑연은, 기계적, 기계적, 기계적, 경제적, 경제적, 경제적, 경제적, 경제적, 경제적, 경제적, 경제적, 경제적 인 비용으로 생산되는 데 사용됩니다.

왜 친환경 포장용 그래핀?

전통적인 포장 재료는 성능과 환경 지속 가능성 사이의 기본 무역 오프 직면. 폴리에틸렌과 폴리프로필렌과 같은 플라스틱은 우수한 장벽 속성과 내구성을 제공하지만 수세기 동안 환경의 화석 연료와 지속성에서 파생됩니다. PLA (폴리오산)과 같은 생물 분해성 대안은 작곡 가능하지만 종종 많은 제품에 필요한 강도와 장벽 성능이 부족합니다.

그래핀은 이 간격을 다리를 수 있습니다. 폴리머로 흑연의 소량을 통합함으로써, 복합체는 경량과 잠재적으로 재활용 할 수 있는 동안 우수한 강도, 가스 불능 및 UV 저항을 달성할 수 있습니다. 이 흑연에 의하여 흑연에 의하여 융합된 물자에게 차세대 지속 가능한 포장을 위한 이상적인 후보자를 만듭니다.

향상된 기계적 강도

그래 핀 나노 플레이트는 나노 필러를 강화하는 것과 같이 폴리머 매트릭스로 분산 할 때. 중량이 0.1-1%만큼 낮은 하중에서도 흑연은 인장 강도, 계수 및 포장 필름의 인장 강도, 계수를 크게 증가시킬 수 있습니다. 이 제조업체는 제조 업체가 제조 업체가 제조 업체가 제조 업체가 제조 업체가 공급되지 않고, 전반적인 플라스틱 소비를 감소시킵니다. 예를 들어, 그래 핀 강화 필름은 기존 필름의 두께가 절반이 될 수 있으며, 동일한 빵, 폐기물 및 절단 재료의 유지를 위해 사용됩니다.

우수한 장벽 재산

이 제품은 주로 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학, 화학

습기와 UV 보호

그래 핀 기반 코팅은 우수한 수분 장벽을 제공합니다. 이는 건조 식품, 의약품 및 전자 부품과 같은 습도에 민감한 제품에 중요합니다. 또한 그래 핀은 광 분해에서 콘텐츠를 보호하는 UV 빛을 흡수 할 수 있습니다. 이 결합 된 장벽 속성은 고성능 에코 포장을위한 모든 - 1 첨가제를 흑연으로 만듭니다.

경량과 감소된 탄소 발자국

흑연 강화 재료는 더 얇은 및 라이터가 될 수 있기 때문에, 그들은 단위 당 포장의 무게를 줄일 수 있습니다. 더 가벼운 포장은 낮은 운송 비용과 운송 중 연료 소비를 감소시킨다. 게다가, 많은 그래 핀 생산 방법은 재생 가능 탄소 소스 (예 : 바이오 매스, 설탕)을 석유 기반 피드 스톡보다는 사용할 수 있습니다. 재활용 또는 생분해성 폴리머와 결합 할 때, 그래 핀 기반 포장은 수명주기에 크게 낮은 탄소 발자국을 달성 할 수 있습니다.

Real-World 응용 및 Emerging 제품

몇몇 연구 그룹 및 회사는 이미 상업적인 사용을 위한 graphene enhanced 포장을 개발하고 있습니다. 아래는 중요한 분야를 돌리는 몇몇 주목할만한 예입니다.

식품 포장

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보호 및 배송 포장

E-commerce는 경량 아직 방어적인 포장을 위한 거대한 수요를 창조했습니다. 흑연 nanoplatelets와 주입된 골판지는 압축 강도를 증가하고 더 얇은 벽 및 더 적은 물자를 허용하기 위하여 저항을 증가할 수 있습니다. 몇몇 회사는 또한 전통적인 플라스틱 우송자 보다는 더 적은 방출을 재생할 수 있고 생성하는 graphene 강화된 우송자 부대를 개발합니다.

가동 가능한 포장 및 의학 포장

소비자 용품의 경우, 그래 핀-엔진드랩은 더 나은 빵꾸 저항과 물개 무결성을 제공합니다. 살균제가 유지되어야하는 의료 포장에서 그래 핀의 장벽 속성은 단일 복합 필름으로 포일과 플라스틱의 여러 층을 대체 할 수 있습니다. 또한, 그것의 항균성 속성 (그래프렌은 세균성 세포 막을 수 있습니다) 상처 드레싱 및 임플란트 포장에 대한 안전 층을 추가합니다.

생산 방법 및 확장성 도전

약속에도 불구하고, 첨필 근거한 포장은 도전 남아 있습니다. 고품질 그래 핀의 생산은 아직도 비싸고, 수시로 화학 증기 증착 (CVD) 또는 노동 집중적인 떨어지는 것을 요구하는 화학 증기 증착입니다. 그래 핀 산화물은 더 싸지 만 전체적인 성과를 regain에 주의깊은 감소 과정을 요구합니다.

다른 문제는 균일 한 분산입니다. 그래 핀은 폴리머 녹에 agglomerate에 경향이, 그것의 효율성을 감소. 연구자는 표면 기능화 및 용 매 혼합 분산을 개선하기 위해 탐구. 다행히, 최근 liquid-phase exfoliation의 고급 생산은 흑연 분산의 더 낮은 비용과 사용 가능한 산업 스케일 생산.

생활주기 및 환경 고려

그래핀은 지속가능성을 개선할 수 있지만, 자체 환경 비용으로 간주되어야 합니다. 산화에 사용되는 그래핀과 화학 물질을 생산하는 데 필요한 에너지는 중요합니다. 그러나 생명주기 평가는 그래핀이 낮은 적재에서 사용되며 바이오 기반 폴리머와 결합될 때, 순 환경 영향은 기존 포장보다 낮습니다. 그래핀 복합재 재활용은 여전히 신흥 분야이지만, 연구는 기계 재활용이 흑연의 유리 속성의 많은 보존할 수 있다는 것을 나타냅니다.

규제 및 안전 측면

그래 핀 기반 포장은 널리 보급 된 사용, FDA 및 EFSA와 같은 신체의 규제 승인은 특히 식품 접촉을 위해 획득해야합니다. 그래 핀 독성에 대한 현재 연구는 폴리머 매트릭스에 캡슐화 된 그래 핀이 최소 위험을 감수하지 않는 것으로 예상됩니다. 그러나 장기 연구는 계속됩니다. 제조업체는 재료 내에서 흑연 경계를 보장하기 위해 엄격한 프로토콜을 따르야합니다.

미래 전망: 대량 Adoption에 경로

Graphene의 친환경 포장에 통합은 먼 꿈이 아닙니다. 그것은 이미 파일럿 공장과 초기 상업 제품에서 일어나고 있습니다. 생산 비용으로 계속 하락하여 향후 10 년 동안 특정 등급에 대한 킬로그램 당 $ 100 미만을 떨어뜨릴 수 있습니다. 기존 플라스틱과 가격 패리티가 달성 될 것입니다. ] situ 폴리머화 및 마스터 배치 화합물은 기존 처리 라인으로 graphene의 통합을 단순화하는 것입니다.

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