纳米应用范文

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军用食品因其特殊的储存条件和食用环境，对包装材料的要求较高。纳米材料的出现,以其质量轻、强度大、高阻隔性和多功能性等特殊性能，可以很好地满足军用食品对包装材料的要求，在军用食品包装中的应用前景十分广阔。

纳米材料是指把组成相或晶粒结构的长度尺寸控制在100纳米(nm)以下的材料，也就是说纳米材料的平均粒径或尺寸在100纳米以下，多为1－100纳米范围内。纳米材料是材料家族中的新成员，是一种性能优异的新型材料，具有一般晶体材料和非晶体材料都不具备的优良性能，具有高强度和高阻隔性、高比热和高热膨胀率、高导性率、磁化率和扩散率、对电磁波具有强吸收性能和杀菌消毒等功能特性。

纳米材料在军用食品包装中的应用，可以很好地满足军用食品在储存和食用等方面对包装的性能要求，提高军用食品的品质。

1、纳米材料质地轻、强度大的特点，可以减轻军用食品包装的重量，进而减轻单兵负荷。由于军用食品多用于部队行军、演习、作战等不便开展热食保障的情况下，故其重量对单兵携带和体力消耗等具有重要影响。现行的军用食品包装材料主要有马口铁、复合软包装材料、塑料等几种。其中马口铁存在着包装物较重和开启不便等缺点，塑料包装材料的稳定性差、抗外界不良环境能力弱，一般不能单独作为包装材料；复合软包装材料是近几年开发出来的新型包装材料，由铝箔、塑料薄膜、纸和玻璃纸等复合而成，但其在重量和强度等方面仍然存在不足，需要进一步改进。

纳米复合包装材料是将无机纳米粒子(硅酸盐、碳酸盐、云母、石英粉等)以纳米级尺寸均匀分散在聚合物中。由于纳米粒子尺寸小和彼此间距离非常近，具有独特的量子尺寸效应、小尺寸效应和超塑性等物理力学性能。利用纳米颗粒小尺寸效应所造成的无位错或低位错密度区域使其达到高硬度、高强度。如含有少量(通常5％左右)蒙脱土的纳米塑料与常规玻璃纤维或矿物增强复合材料的刚性、强度、耐热性相当，但其质量轻，具有较高的比强度、比模量而又不损失其冲击强度，将其用于军用食品包装中能够有效减轻制品的重量，且强度大，方便携带和运输。

2、纳米材料具有高阻隔性、高阻燃性和热稳定性，可以提高军用食品的防护性能。军用食品一般平时不食用，在部队演习、作战等情况下才食用，故对储存期和防护性能的要求较高。例如美军的军用食品，无论是罐头还是软包装食品，在21℃气温条件下贮存期均超过2年；英军的组合口粮，在温区的贮存期为3年，在温度2℃、相对湿度60％的较凉爽条件下，贮存期可延长至6年；我国的包装技术也能使军用食品在一般情况下储存2年以上。此外，野战条件下，军用食品多贮存在简易的防护工事内或露天堆放，易遭敌核、化、生物武器的污染，因此有些军用食品包装就需要具备"三防"功能，即能防毒剂液滴和蒸汽侵入、易洗消又不影响食用。

纳米复合包装材料中的聚合物基体与黏土片层的良好结合及黏土片层的平面取向作用，使纳米材料表现出良好的尺寸稳定性和良好的气体阻隔性，且由于纳米填充材料分子能够扰乱氧分子和水分子的渗透路线，这种扰乱能力越强，纳米包装材料的防护效果越好。有些纳米材料具有很高的自熄性、很低的热释放速率和较高的抑烟性，是理想的阻燃材料。例如，把聚已内酯－硅酸盐纳米塑料放在火中30秒种，取出后，纳米材料就立即停止燃烧。将硅酸盐的耐高温性用于纳米塑料，可使其耐热性和热稳定性明显提高。此外，采用防辐射功能的纳米粉体添加到聚合体，可以制成防辐射纳米材料。纳米材料所具有的这些性质，用于军用食品的包装可以大大延长食品的储存期，增强军用食品抗外界不良环境的能力。

3、纳米材料的可回收、可生物降解等特性，可以提高军用食品包装的重复利用度、减轻环境污染。军用食品食用后废弃包装的环境污染问题已逐渐引起了人们的重视。如美国已经成立了快餐口粮(MRE)包装废弃物研究项目组，运用纳米技术对快餐口粮的包装进行改进。目前的MRE外包装材料由聚烯烃热塑性塑料制作而成，非常厚；主菜包装由四层可折叠的包装袋构成，使用铝箔、聚乙烯、尼龙、聚酯作为包装袋材料。据美国纳蒂克士兵中心国防部饮食保障委员会报告，美军每年将消耗4700万份野战口粮，这些口粮将产生1400多吨垃圾，并且由于包装系统大量使用铝箔材料，食用后的包装废弃物采用掩埋的方式，造成环境污染。同样我军军用食品也多以铝箔、聚乙烯等作为包装袋材料，也存在着废弃包装材料的环境污染问题。

利用纳米包装材料可以解决军用食品废弃包装的处理问题。美军利用纳米技术研制出一种新的MRE包装材料，主要由纳米聚合薄膜包装袋构成。这种纳米材料由1％－5％的蒙脱土填充，通过室内双螺旋设备和薄膜吹塑挤压设备加工出来，初步试验的由多羟基酸构成的可生物降解纳米合成物不仅使水蒸气的传输率超过200％，而且硬度以及弹性等物理性能也有显著增强。这种材料用于军用食品的外包装，能够替代现有的铝箔等包装材料，从而极大提高材料的重复使用率、方便包装废弃物的处理。

4、纳米材料的多功能性，可以提高军用食品的品质，提高储存性能。近几年来，纳米杀菌消毒涂层、红外吸收涂层及红外微波隐身涂层、绝缘涂层、静电屏蔽涂层等功能性纳米涂层材料的出现，使食品包装材料发展到了一个新的阶段。在军用食品保鲜杀菌方面，运用纳米技术，在包装材料中添加特殊性能的填充材料或在材料表面涂上一层特殊的纳米涂层，生产出的纳米功能性材料具有除味、杀菌、自动消毒的效果，从而延长军用食品的储存期、提高军用食品的食用品质。如用纳米TiO2和纳米ZnO等作光催化杀菌剂制成的纳米材料，杀菌能力较强，不仅能将细菌和残骸一起杀灭清除，同时还能将细菌分泌的毒素也分解掉。

此外，利用纳米技术还可以制成指示食品品质的感应器，预防变质食品对人体的危害。美国威斯康星大学利用纳米技术开发出了一种能够快速检测有害化学品的传感器，与传统的化学探测装置相比，该传感器不仅灵敏度高，可探测100ppb的化学物质，而且探测范围大，通过改变液晶材料即可探测出不同的有害气体，这种传感器能够探测到腐败食物释放出的化学物质，可用于检验食品是否变质。某些涂层材料，如纳米超薄涂层(如纳米相TiO2、ZnO等)也有化学感应的功能，可用于军用食品中气、光、湿敏感材料，用于军用食品包装，能够指示战场军用食品的食用性能及受各类污染程度，实现军用食品的自诊断，从而增强了食用安全性。

总之，纳米材料经过近几年的发展，已经形成了一定的规模。有人预言，纳米产业将是21世纪的新兴主流产业。因此，我们必须加大纳米材料在军用食品包装中的应用研究，提高军用食品包装的科技含量，使其能更好地服务于部队、提高部队战斗力。