軍用納米包裝的現(xiàn)狀與發(fā)展策略

宋榮利， 陳錦耀 （軍事交通學院，天津 300161）

軍用物資包裝是整個軍事后勤系統(tǒng)運作的基石和軍事后勤科學的重要構成因素，在軍事后勤革命中起著舉足輕重的作用。以納米技術及其材料為代表的新技術、新材料在軍用包裝領域的應用是當今各國軍用包裝發(fā)展的重要方向。納米包裝是反映使用納米材料、納米技術對包裝產(chǎn)品進行納米合成、納米添加、納米改性，使其具備納米結構、尺度、特異功能的包裝新物性的總稱。

1 軍用包裝的特殊性要求

軍用包裝除具有普通產(chǎn)品包裝的防護、方便運輸與儲存等基本功能之外，其特殊的職能也就賦予了它特殊的功能和性能要求。簡單來說，軍用包裝的特殊性要求就是具有不同側(cè)重點的綜合防護包裝。

隨著現(xiàn)代軍事探測技術和武器打擊能力的飛速發(fā)展，現(xiàn)代戰(zhàn)爭更具高技術性，戰(zhàn)場環(huán)境日趨惡化，軍用包裝的防護功能也不僅僅停留于傳統(tǒng)的防潮、防濕等，還要考慮到電磁、輻射等新的環(huán)境因素。因此，今后軍用物資尤其是高技術武器裝備的包裝必然繼續(xù)向綜合防護方向發(fā)展。而隨著科技的進步，各種光化學功能材料、隱身功能材料、導電功能材料、防潮防靜電復合膜、防靜電緩沖材料等新材料的研制成功，也為實現(xiàn)綜合防護包裝提供了技術保證。目前，美軍就在大力發(fā)展各種智能型包裝、防爆包裝、超高功能包裝、防靜電包裝、抗電磁包裝、防紅外包裝、防輻射包裝、隱形包裝等新型包裝技術和材料，其中納米技術和納米材料就是軍用包裝發(fā)展的重要技術方向和工作重點。

2 納米材料在軍用包裝領域的比較優(yōu)勢

納米包裝材料與傳統(tǒng)包裝材料相比，具有以下特性：

（1）較高的機械性能。納米包裝材料具有較高的強韌性、耐磨性和可塑性，作為包裝材料可靠性更好，使用壽命更長。

（2）優(yōu)異的物理化學性能。納米材料具有奇異或反常的物理化學性能，如高耐熱性、好的光澤和透明度、高阻隔性、抗磁防爆等特性，可用于特種包裝如耐蝕包裝、防靜電防電磁包裝、防火防爆包裝、迷彩包裝、高阻包裝、隱身包裝等。

（3）優(yōu)良的加工性能。由于納米包裝材料具有較高的彈性、韌性和屈撓度等，在吹塑、壓延、澆鑄、注塑等成型中，表現(xiàn)出較好的加工性能。

（4）較好的生態(tài)性。如納米TiO2具有很強的紫外線吸收和光催化降解能力，作為包裝材料可通過降解作用避免對環(huán)境造成危害。

3 納米技術在軍用包裝領域的應用現(xiàn)狀

3.1 利用納米材料良好的機械特性制造高強度和高韌性包裝

納米材料增強的聚合物復合體系具有高的強度、彈性模量和韌性。在加入與普通材料相同體積比例的情況下，強度和韌性一般要高出1～2倍，在加入相同質(zhì)量比例的情況下，一般要高出10倍以上。如插層型納米復合材料就是將無機物的剛性、尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性與聚合物的韌性、可加工性完美結合起來，使材料具有高強度、高韌性和高耐熱性。同時，由于納米粒子小于可見光波長，使材料具有良好的光澤和耐老化性，適合應用于軍用食品的內(nèi)外包裝。

3.2 利用納米材料的導電性能，制造防靜電包裝和防電磁包裝

由于金屬納米微粒等材料具有消除靜電的特殊功能，特別是納米摻銻二氧化錫微粒具有良好的導電性、穩(wěn)定性和低的紅外發(fā)射率，在包裝材料中添加這種微粒時，材料的導電性能明顯提高，可以消除靜電。納米型高分子聚合物導電包裝材料，不僅導電能力極大提高，可用于防靜電包裝、防電磁包裝等，而且其他理化性能也大為增強。例如，一種由ERP/PP/PE/滑石粉納米復合而成的超級聚合物TSOP，硬度高、耐熱性好、抗沖擊性高，可用作導彈包裝材料[1]。

3.3 利用納米材料的阻隔性，制造高密封性包裝

對于氣體、液體的阻隔性是對包裝防護能力的基本要求。插層型納米復合材料就能表現(xiàn)出良好的尺寸穩(wěn)定性和氣體阻隔性。美軍研究機構曾專門研究以聚乙烯、多元酯、聚酯乙烯為基體的納米插層復合材料，制成的納米復合材料的氧氣、水氣滲透率明顯降低，強度、模量、韌性也比原生聚合物提高2～6倍。將納米乙烯基復合材料通過熱壓與低密度聚乙烯制成多層薄膜，阻隔性良好，可替代目前常用的鋁箔材料，其質(zhì)量也減輕10%～30%，同時降低了包裝成本[2]。

3.4 利用納米材料的抑菌保鮮功能，制造先進食品包裝

將納米TiO2融入基體聚合物制造出具有優(yōu)良抑菌和自潔功能的納米復合食品包裝材料，該材料可抑制微生物生長，分解有機污染物，對于延長食品貨架期具有重要作用。納米級TiO2還具有一定的紫外線吸收功能，從而產(chǎn)生活性自由基，發(fā)揮抗菌、分解內(nèi)毒素及去除異味功能[3]。

納米級銀粉是乙烯氧化的良好催化劑。在果蔬食品包裝材料中加入納米銀粉，可加速氧化果蔬食品釋放出的乙烯，減少包裝容器中的乙烯含量，從而達到良好的保鮮效果。

3.5 各種功能 （智能）型納米包裝材料的應用

納米功能、智能型包裝材料，是用光電、溫敏、濕敏等功能材料與包裝材料復合而成，它可以識別和指示包裝空間的溫度、濕度、壓力以及密封的程度、時間等一些重要參數(shù)，可用于高檔包裝和軍品包裝，發(fā)展前景很好。

3.6 納米防爆及其它軍用防護包裝的應用

美國在20世紀80年代就率先對雷管等火工品的防爆包裝進行試驗，成功研制了一種可注塑填充在包裝容器內(nèi)的防爆材料，具有重量輕、多孔、吸收動力沖擊波和減震等特點。這種材料不僅能防止一個容器中的爆炸物發(fā)生爆炸，而且還能防止相鄰的其他容器中的爆炸物發(fā)生爆炸。

借助于傳統(tǒng)的涂層技術可獲得納米復合體系涂層。例如，以納米硅基陶瓷制成的特種不污染耐磨透明涂料，涂在玻璃、塑料等物體上，具有防污、防塵、耐刮、耐磨、防火等功能。此外，納米材料可以吸收紅外線、紫外線、雷達波等，在軍用防護包裝領域應用廣泛。

4 國內(nèi)納米包裝技術的發(fā)展初具規(guī)模

2006年11月舉行的我國 “第二屆納米技術在包裝領域應用研討會”表明，我國的納米技術和材料在包裝印刷行業(yè)的應用開發(fā)，已經(jīng)達到了實際應用的階段，如納米高檔油墨顏料、納米抗菌包裝、納米塑料包裝、納米復合包裝材料、納米防偽包裝印刷等，納米技術還可應用于造紙及復印紙張、粘合劑、包裝機械、軍用包裝等領域，對傳統(tǒng)包裝產(chǎn)品的技術創(chuàng)新及未來新型包裝材料的發(fā)展和性能提高將產(chǎn)生積極的促進作用。

國內(nèi)在有些納米包裝印刷領域已經(jīng)初步產(chǎn)業(yè)化，有的已完成中試，即可形成規(guī)?；a(chǎn)。例如高阻隔納米PET瓶的研發(fā)就比較成功，這種瓶子對氣體分子的阻隔性非常好，重量比玻璃瓶輕一半以上，而且烤不壞 （可耐150℃高溫），也摔不碎，阻燃性好。國家對納米PET瓶的研發(fā)和生產(chǎn)也給予了充分的政策支持。因此，國內(nèi)進行軍用納米包裝應用研究的技術基礎已基本具備[4]。

5 軍用納米包裝發(fā)展的策略與方向

國際乃至國內(nèi)納米技術和納米材料的研發(fā)方興未艾，納米技術之于包裝的重要性已無需多言，我國軍用物資包裝應抓住這一千載難逢的發(fā)展機遇，快速提高軍用包裝的技術水平。就軍用納米包裝的發(fā)展策略，應同時開展兩個方面的工作：

一是結合我國納米產(chǎn)業(yè)的技術水平，針對軍用包裝的特殊性要求，繼續(xù)在一些重要和優(yōu)勢領域進行針對性的技術研究，解決阻礙應用和產(chǎn)業(yè)化的關鍵技術難題。例如，國內(nèi)對納米塑料的研發(fā)水平較高，開發(fā)的適合于食品包裝的納米塑料產(chǎn)品具有較高機械強度、高阻隔性和熱穩(wěn)定性，已基本具備產(chǎn)業(yè)化的基礎。但要將納米塑料大規(guī)模引入軍用食品包裝，其對健康和環(huán)境的安全性還有待進行較為全面和準確的研究和評估。國外已有研究表明，某些食品接觸的納米材料存在安全隱患，國內(nèi)對這方面的研究尚在起步階段[5]。

二是對我國軍用包裝的現(xiàn)狀和國內(nèi)納米產(chǎn)業(yè)水平進行系統(tǒng)的比較分析，對發(fā)展需求較大、又具備較成熟的納米技術和產(chǎn)品可供利用的軍用包裝項目，要盡早著手啟動產(chǎn)品試制和編配論證研究。

[1] 何江川,等.電磁屏蔽涂料制備的新進展[J].包裝工程，2004(6):55-57.

[2] 楊水彬,等.高阻隔性塑料包裝膜及其應用[J].包裝工程，2005(1):54-56.

[3] 吳俊.納米復合材料在軍用食品包裝中的應用[J].軍事經(jīng)濟學院學報，2005(4):30-32.

[4] 張書彬.納米技術在包裝中的應用[J].重慶工商大學學報，2008(3):329-332.

[5] 黃媛媛.納米包裝在食品保鮮中的應用及其安全性評價[J].食品科學，2005(8):442-445.