Ambalaj endüstrisi, atom ve moleküler ölçekte önemli bir dönüşüm geçiriyor, genellikle 100 nanometrenin altında, araştırmacılar ve üreticiler de bir zamanlar imkansız olan paketleme çözümleri yaratıyor: Aşırı bariyer özellikleri olan filmler nanoteknolojidir - bu efekt ve moleküler ölçeklerdeki operasyonel malzemeler, genellikle 100 nanometrenin altında.Bu makaleye göre nanoteknolojinin ne kadar dayanıklı olduğunu araştırır.

Nanoteknolojiyi Ambalajlamanın Context of Packaging

Nanoteknoloji tek bir teknoloji değil, mikrometre ölçeğinde ortaya çıkan ve en az 1-100 nanometre aralığındaki yapılara karşı çok etkili bir bariyer haline gelen geniş bir miktara sahiptir.Böylece, nanoparçacıklar ve kimyasal özellikler, gümüşlerin tüm nanoteknolojiye bağlı olarak üretilen küçük bir partikül için önemli ölçüde farklı bir şekilde ortaya çıkabilir.

Ambalajda birincil hedefler ağırlıkları azaltmaktır (daha düşük ulaşım maliyetleri ve malzeme kullanımı için), dayanıklılık artırmak (herhangi bir ürün ve ürün ömrünü uzatmak için), bariyer performansı artırmak (vardan, nem, ışık ve mikroplardan içerik korumak için). Nanoteknoloji, üç tane aynı anda, genellikle bir polimer matrix içinde dağılan veya bir kaplama olarak uygulanır.

Nanoteknoloji Ambalaj Performansı Nasıl Geliştirilir

Dramatik Kilo Azımı Metalurificing

Nanoteknolojinin en çekici avantajlarından biri, betonarme ağırlığını korumak veya hatta mekanik gücü geliştirmek için paketleme yeteneğidir. Geleneksel hafif paketleme, örneğin ince plastik filmler, genellikle zayıf nokta direnci veya yırtıcı bir film gibi nanotüpler ve nanoklays, bazı uygulamalarda% 20-40 oranında malzeme tüketimini azaltabilmektedir.

Örneğin, polinoterapist (PET) şişeleri nanoklaylarla takviye edilmiş şişeler, karbonatlı içeceklerin baskısını hala zorlaştırırken, aynı şekilde, polilactic asit (PLA) gibi biyopolimerler genellikle plastik kullanımı azaltarak karşı karşıya kalabilirler; hücreli nanokristaller veya nanobrillenmiş hücreli nanokristaller dahil etmek onları film ve konteynerler için sert, esnek malzemelere dönüştürmek için uygundur.

Genişletilmiş Raf Yaşam için Üstün Engel Özellikleri

Engel performansı belki de nanoteknolojinin en ticari olarak önemli faydasını paketlemededir. Oksijen, nems ve UV ışığı gıda şımartılması, farmasötiklerin oksidasyonu ve elektroniklerin bozulmasıdır.Metal folyo veya retinal bariyer malzemeleri gibi toksik (EVOH) etkili ancak kilo vermek, zor geri dönüşüm ve pahalı olabilir. Nanocomposite bariyerleri hafif bir alternatif sunabilir.

Nanoklays, özellikle montmorilloni, bakır filmdeki nano dolumlayıcıların bariyer iyileştirmesi için en ince ve yaygın olarak kullanılan nano dolumlardır, bu plakalı disulfide nanotüpler, gaz moleküllerinin gezinmesi gereken bir yol yaratır, ancak ticari viability hala değerlendirilebilir.

Pasif engellere ek olarak, nanoteknoloji aktif bariyer sistemlerini sağlar. Örneğin, nanoscale oksijen scavengers, örneğin, demir nanopartiküller veya piladium bazlı katalizörler gibi, kapalı bir paket içinde rezisyonal oksijen tasarrufu sağlayabilir.

Antimikrobiyal ve Aktif Ambalaj

Gümüş, bakır, çinko oksit ve titanyum dioksit geniş çaplı bir şekilde sergilenmektedir.Onların ambalajı, bakteri, mantarlar ve hatta bazı virüslerin büyümesini engelleyebilir, gıda kaynaklı hastalık ve şımarıklık riskini azaltır.

Antimikrobiyallerin ötesinde, nanoteknoloji, "akıllı" ambalajı şımartma (nanosensors) yanıt olarak değiştirebilir veya hassas nem seviyelerini korur (nanoyapıtlı desiccants). Bu yenilikler, ürün koruma alanında aktif bir katılımcıya pasif bir konteynerten ambalaj verir.

Ambalajlı Nanomalzemeler Ambalajlı

Nanoclays

Nanoklays, özellikle de montmorilloni ve kaolinite, nano ölçekli plakalılara eklenebilir, pahalı ve zaten bira şişeleri için ticari nanokomposite ambalajında kullanılır, peynir sarmaları ve çok katmanlı filmler. ana meydan okuma, bariyer performansını azaltır.

Karbon Nanotüpsiyonları

Karbon nanotüpleri (CNTs) olağanüstü çekme gücü (100 kat daha güçlü çelik) ve yüksek elektrik iletkenliği ile karbon nanotüpleri (CNTs), mekanik güç ve iletkenlik uygulamaları için takviye olarak kullanılır. yüksek maliyet ve potansiyel sağlık endişeleri (halasyon) yaygın kullanımları, ancak araştırma daha güvenli kullanım ve daha düşük maliyetli üretim üzerinde devam eder.

Metalik Nanopartiküller

Silver, bakır ve altın nanopartiküller öncelikle antimikrobiyal özellikleri için kullanılır. Silver, güçlü ve geniş çaplı yüzeyleri nedeniyle en yaygın olanıdır.

Hücre Nanokristaller ve Nanofibrils

Bitki biyokütlelerinden, hücreli nanokristallerden (CNC) ve nanofibrillated hücreli (NFC) yüksek güç, düşük yoğunluk ve iyi bariyer özellikleri sunan sürdürülebilir nanomalzemelerdir. Özellikle sentetik nano dolumlar için bir yedektir.

Silica Nanopartiküller

Nanosilica, polimer filmlerinin mekanik ve termal özelliklerini artırabilir ve işlevselleşme için bir yüzey sağlayabilir. Genellikle nanoklayların gelişmiş dağılımı gibi diğer nanomalzemelerle birlikte kullanılır.

Vaka Çalışmaları: Ticari Ambalajde Nanoteknoloji

Birkaç şirket zaten, Güney Kore'deki oksijeni azaltarak 90 ila 180 gün boyunca nanokompozisyon şişelerini satın aldı, daha ağır cam ve alüminyumları yerine getiren nanokomlay filmlerini kullanarak, 90 ila 180 gün boyunca raf ömrünü uzatarak.

Elektronik sektöründe, karbon nanotüp ve grafikleren kompozitler hafif, hassas parçaların koruyucu ambalajları için kullanılıyor, hem mekanik hem de elektrostatik deşarj (ESD) koruma sağlar. Tıbbi cihaz ambalajı sterilliği korumak için gümüş-nanopry kaplamalar kullanıyor.

Başka bir umut verici alan taze doğa ürünleri için aktif bir pakettir. St Andrews Üniversitesi'nde araştırmacılardan gelen son bir gelişme, nanofiber mat tıkanıklığı ile ilgili olarak kullanılan bir çalışmadır.)[Dörtgenler arası büyümenin, çileklerin raf ömrünün 10 gün boyunca uzatılması.

Çevre ve Ekonomik Etki

Ambalajta nanoteknolojinin birincil çevresel avantajı kaynak azaltımıdır: tedarik zincirindeki önemli karbon azaltımı ile sonuçlanabilir. Örneğin, nanoclay-reinforced PET şişesi aynı hacimden% 20 daha az ağırlığındadır, tedarik zincirindeki önemli karbon azaltımı anlamına gelir.

Ancak, nanomalzeme üretiminin çevresel ayak izi de dikkate alınmalıdır. Bazı nanomalzemeler (örneğin, CNTs, grafikene) ağırlık azaltımının elde edilebilir enerji yoğun sentez gerektirir.[Dönetici değerlendirmeleri)[LCT:3) nanotüniversiteli nanokompretmeler için olumlu olduğunu iddia ediyor.

Ekonomik olarak, nanoteknoloji ambalaj malzemeleri için bir prim ekliyor. Nanoclays, yaklaşık 10-20 per kilograma mal oluyor, gümüş nanopartiküller kilogram başına 500 $ 'ı aşabilir, çünkü bu katkı maddeleri çok küçük miktarlarda (daha az ağırlıkta% 5'den daha az) kullanılıyor, genel maliyet artışı mütevazı -tipik olarak% 15'i elektronik, farmasötik ürünler için, veya prim yiyecekler gibi yüksek değerli ürünler için, bu primi kabul edilebilir yaşam süresine ve hasar oranları azaltılıyor.

Meydanlar ve Güvenlik

Söz konusu söze rağmen, nanoteknoloji büyük ölçüde tükenen ve normal kullanım sırasında minimum risk oluşturuyor. Ancak, son yaşam süresine ilişkin endişeler var: nanokompozisyonlar, nanoparçapartiküller hava veya su içine dahil edilebilir. Çeşitli nanoparçacıklar için toksikolojiye dahil edildiğinde, normal kullanımlar devam ediyor ve erken çalışmalar sırasındaki faktörler, boyut, şekil, yüzey şarj ve kaplamalar, nanoparçacıklar, nanoparçacıklar, nanoparçacıklar, yüksek çözünürlükte toksik maddeler için serbest bırakılabilir.

Düzenleme çerçeveleri hala gelişmektedir. Avrupa Gıda Güvenliği Otoritesi (EFSA), gıda iletişim malzemelerindeki nanomalzemelerin güvenlik değerlendirmelerine yönelik kılavuzlar yayınladı, vaka değerlendirmesini gerektiren (FLT:1), göç testleri, partikül karakterizasyonu ve değerlendirmeleri için ayrıntılı gereksinimleri sunar.

Başka bir meydan okuma ölçeklenebilir. Birçok laboratuvar-öldürülen başarı, tutarlı nanopartikül dağılımı, yüksek üretim maliyetleri veya özel ekipman eksikliği nedeniyle endüstriyel üretime tercüme etmeyi başarısız kılar. Ambalaj endüstrisi, ince kar marjları ile hacim odaklıdır; yeni bir malzeme, bağlı olmayandan% 10-20'i aşan bir maliyetle açık bir performans avantajı sunar.

Son olarak, tüketici kabulü bir sorun olabilir. "nanoteknoloji" terimi bazen genetik olarak değiştirilmiş organizmalara erken tepkilere benzer şekilde bilinmeyen risklerden korkuyor. Faydaların ve güvenliğin yanı sıra, güven ve güvenlik hakkında şeffaf bir şekilde etiketlemek için gerekli olan temeldir.

Araştırma, tek bir katkıda birkaç fayda sağlayan çok işlevli nanomalzemelere doğru ilerliyor. Örneğin, karma nanopartiküller aynı anda bariyer iyileştirme, antimik aktivite ve UV korumasının formülasyonunu ve maliyeti azaltabileceği kadar basitleştirilebilir. Nanoyapılı kaplama işlemleri, geleneksel paketleme substratlarına izin verdikleri gibi (köprü, plastik) mevcut üretim hatlarına minimum değişiklikle yükseltilebilir.

Biyodegradable nanokompozisyonlar, geleneksel plastik gibi performansları geliştiren nanokristaller özellikle bu bağlamda umut vericidir, çünkü hem yenilenebilir hem de biyodegrad edilebilir. ”

Bir başka sınır, yenilebilir ambalajlarda nanomalzemelerin kullanımıdır - proteinlerden veya polisaccharideslerden yapılan filmler, yiyeceklerle birlikte tüketilebilecek nano ölçekli fiberler veya parçacıklarla güçlendirilebilir. Bu, ambalaj atıklarını tamamen bireysel olarak sarmalı peynir dilimleri veya atıştırmalık porsiyonları gibi bazı ürünler için ortadan kaldırılabilir.

Son olarak, nanosensors ve veri bağlantılarının entegrasyonu (İnternet of Packaging) ufktur. Ambalajta gömülü nano ölçekli sensörler sıcaklık, nem, gaz kompozisyonu ve hatta mikrobiyal yük, bilgi kablosuz olarak tedarik zinciri sistemleri veya tüketicilere aktarmayı mümkün kılarak gıda atıklarını dramatik bir şekilde azaltabilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Nanoteknoloji, küçük malzemelerle savaşmak için oksijeni engelleyen, daha hafif, dayanıklı paketleme malzemeleri geliştirmek için güçlü bir araçta bulunuyor. Nanoteknoloji, performans ve sürdürülebilirlik için dual zorlukları ele almak için güçlü bir araçta bir araçta. Nanoteknoloji, bu küçük malzemeler zaten niş uygulamalarda bir fark yaratıyor.Geçmişlik, daha akıllı, daha akıllı, daha akıllı, daha akıllı, ve tüketici güvenini sağlamak için bir yol açıyor.