納米技術(shù)+包裝=“黃金”？
編者按：21世紀(jì)是納米的世紀(jì)，納米技術(shù)將廣泛應(yīng)用于生活和生產(chǎn)的各項(xiàng)領(lǐng)域，這一人類的偉大杰作似乎撒到哪里，哪里就將生出黃金，那么納米技術(shù)到底又能夠?yàn)榘b業(yè)帶來什么呢？談到該技術(shù)時(shí)，人們常常將焦點(diǎn)集中在該技術(shù)能夠使包裝具有的新性能上。但更重要的是我們要看到這種技術(shù)對現(xiàn)有性能的作用及如何使價(jià)格的大大降低——也就是如何使其具有最優(yōu)的性價(jià)比。這對如包裝這類行業(yè)來說這無疑是非常重要的，因?yàn)樗鼈儗Ξa(chǎn)品的價(jià)格十分敏感。包裝業(yè)最重要的課題是如何不斷提高自身的能力，制造出價(jià)格低廉，并能感應(yīng)環(huán)境和追溯加工信息的產(chǎn)品。
本網(wǎng)編譯報(bào)道：納米技術(shù)在包裝業(yè)的新聞中的地位日益顯要。理查德•瓊斯博士在十月的“聚合物與納米技術(shù)”研討會(huì)發(fā)表演講前，為我們解釋了納米技術(shù)對包裝業(yè)的影響。
納米技術(shù)正越來越成為國內(nèi)媒體談?wù)摕狳c(diǎn)，但究竟什么是納米技術(shù)仍使人感到迷惑。一篇科幻小說中曾經(jīng)有過這樣的描述，以納米為計(jì)量單位的潛艇在我們的血液中巡游。而目前更流行的觀點(diǎn)是納米技術(shù)只不過是化學(xué)和材料學(xué)一種時(shí)髦的再結(jié)合。
真實(shí)情況可以說是介于這兩者之間。對納米技術(shù)比較機(jī)械的極端觀點(diǎn)可能不會(huì)實(shí)現(xiàn)，但這種新技術(shù)的重要性是顯而易見的，該技術(shù)將會(huì)對大多數(shù)工業(yè)產(chǎn)生極大的沖擊，而包裝業(yè)正是其中之一。通過納米技術(shù)，我們不久將可以看到一些功能性和智能包裝的問世，雖然這些包裝已經(jīng)經(jīng)過長期的宣傳了。
聚合物技術(shù)與納米技術(shù)的聯(lián)系是非常緊密的。納米技術(shù)最初的概念是運(yùn)用現(xiàn)有的工程手段將物體縮小十億分之一米這個(gè)規(guī)模，比如我們在科幻小說中看到原子般大小的齒輪機(jī)構(gòu)以及以納米為計(jì)量單位的潛水艇，這些納米級潛水艇與現(xiàn)實(shí)生活中的潛水艇在外型上是非常相象的。但是如果從物理學(xué)的角度上看待納米技術(shù)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)實(shí)際情況與想象中的有很大不同，我們現(xiàn)實(shí)中的東西縮小以后其性能可能會(huì)發(fā)生變化。新的效應(yīng)（如布朗運(yùn)動(dòng)）和強(qiáng)表面力、與大小有關(guān)的物質(zhì)特性（如小長度上流水粘性的優(yōu)勢），這些意味著即使我們能夠制造所說的納米級的潛艇，但是這種潛艇也是無法工作的。
另一方面，對納米技術(shù)持激進(jìn)觀點(diǎn)的學(xué)者也有對他們有利的觀點(diǎn)，這些觀點(diǎn)有時(shí)候非常難以反駁。他們指出：一些構(gòu)件（如性能卓越的細(xì)胞生物機(jī)器、分子發(fā)動(dòng)機(jī)和薄膜輸送裝置）是包括我們?nèi)祟愒趦?nèi)的所有生物活動(dòng)的基礎(chǔ)。這些機(jī)械在規(guī)模上都是以納米為計(jì)量單位，它們工作環(huán)境非常惡劣，但是它們?nèi)匀辉谝苑浅８叩男试诠ぷ髦?br />
納米技術(shù)到底能夠?yàn)榘b業(yè)帶來什么收益呢？談到該技術(shù)時(shí)，人們常常將焦點(diǎn)集中在該技術(shù)能夠使包裝具有的新性能上。但更重要的是我們要看到這種技術(shù)對現(xiàn)有性能的作用及如何使價(jià)格的大大降低——也就是如何使其具有最優(yōu)的性價(jià)比。這對如包裝這類行業(yè)來說這無疑是非常重要的，因?yàn)樗鼈儗Ξa(chǎn)品的價(jià)格十分敏感。包裝業(yè)最重要的課題是如何不斷提高自身的能力，制造出價(jià)格低廉，并能感應(yīng)環(huán)境和追溯加工信息的產(chǎn)品。
一方面，“智能技術(shù)”的概念將分散的感應(yīng)裝置同網(wǎng)絡(luò)的概念廣為傳播。每一個(gè)這種裝置都可以算得上是一個(gè)智能包裝，這些包裝都是帶有電源、基本微處理器、各類環(huán)境傳感器及通信系統(tǒng)的，成本和大小應(yīng)該低到可以用完即丟棄。
這些裝置由美國國防部資助開發(fā)，目前已經(jīng)投入商品生產(chǎn)的運(yùn)營中。裝置內(nèi)部微型電腦已經(jīng)縮小到只有幾毫米，并且成本只有幾美元。
與此同時(shí)，對從事包裝業(yè)者很熟悉的另一項(xiàng)開發(fā)是無線電射頻識別(RFID)技術(shù)。這種技術(shù)的工作原理與“智能技術(shù)”不同，“智能技術(shù)”是將把復(fù)雜的技術(shù)拆開縮簡，而無線電射頻識別(RFID)技術(shù)則是采用最簡單的無源標(biāo)簽技術(shù)，即條形碼。
目前這些裝置中所含有的智能級別還非常低，只限于自我識別。但隨著RFID技術(shù)中的環(huán)境感應(yīng)和同等通信能力的運(yùn)用，“智能技術(shù)”也變得越來越便宜并且功能更加強(qiáng)大。這兩種技術(shù)可以共同使用，性能上互為補(bǔ)充。
“智能技術(shù)”和無線電射頻識別(RFID)技術(shù)會(huì)使這些開發(fā)能夠順利成功，這兩種重要的技術(shù)將會(huì)把納米技術(shù)用于感應(yīng)化學(xué)和生物傳感器以及低價(jià)處理通道的開發(fā)。這類通道包括將自組合與廉價(jià)的、功能材料的印刷模式技術(shù)結(jié)合。
塑料電子和嵌段聚合物光子結(jié)構(gòu)自組合的開發(fā)為我們指出了包裝業(yè)一些未來方向。現(xiàn)在還不清楚聚合物科學(xué)——該科學(xué)傳統(tǒng)上著重生產(chǎn)和降低價(jià)格——是否會(huì)在這些開發(fā)工作中扮演一個(gè)重要角色。最終我們可以期望廉價(jià)的傳統(tǒng)塑料包裝跟昂貴的半導(dǎo)體裝置聯(lián)系在一起。通過這種方式，納米技術(shù)一定會(huì)開發(fā)出新的市場和新的商業(yè)價(jià)值。（編譯：許杰）
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納米技術(shù)研究走向何處
納米技術(shù)具有許多誘人的特點(diǎn)：其產(chǎn)品的體積僅僅為分子般大小，但精密和復(fù)雜程度宛如人體的細(xì)胞，堅(jiān)硬程度為鋼鐵的100倍，它是未來新技術(shù)的希望之星。專家預(yù)測，納米技術(shù)在未來將掀起一場新的工業(yè)革命。美國政府認(rèn)為，2015年納米技術(shù)產(chǎn)品的全球市場將達(dá)到1萬億美元。
納米產(chǎn)品是未來新寵
原則上講，納米技術(shù)通過操縱原子可以生產(chǎn)出各種產(chǎn)品，徹底改變我們?nèi)粘Ｉ钪械漠a(chǎn)品及其生產(chǎn)方式。迄今為止，雖然只有抗玷污紡織品、新鮮食品外包裝等采用了納米技術(shù)的產(chǎn)品進(jìn)入了市場，但有科學(xué)家預(yù)計(jì)，納米技術(shù)產(chǎn)品最終將成為全球市場的主宰。
美國麻省理工學(xué)院化工工程學(xué)教授喬治•斯泰范諾普勒思指出，“納米技術(shù)將成為無處不在的技術(shù)”。他的觀點(diǎn)呼應(yīng)了其他納米技術(shù)的支持者，他們認(rèn)為，工業(yè)化國家目前已即將進(jìn)入在制造業(yè)全面使用納米技術(shù)的階段。
借助于顯微技術(shù)的最新進(jìn)展，科學(xué)家目前已經(jīng)能夠?qū)蝹�(gè)原子置放于任意地方。該技術(shù)的潛在應(yīng)用前景非常巨大，在它的支持下，我們不久將會(huì)看到顯微計(jì)算機(jī)、能夠殺死癌細(xì)胞的遙控天線、無污染的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等產(chǎn)品問世。
然而，目前的最大難題在于科學(xué)家對納米技術(shù)未來趨勢的看法存在巨大分歧。這導(dǎo)致了投資者對納米技術(shù)信心不足，他們甚至懷疑，到2015年，納米技術(shù)產(chǎn)品的全球市場是否能達(dá)到美國政府的預(yù)測還無法肯定。
納米發(fā)展需邁過門檻
根據(jù)大多數(shù)的預(yù)測，納米技術(shù)將在未來10年-20年趨于成熟。但在此之前必須克服下列主要障礙。
人們首先面臨的問題是缺乏能帶來經(jīng)濟(jì)效益的規(guī)模生產(chǎn)。一些相當(dāng)復(fù)雜的設(shè)備需要將億萬個(gè)原子進(jìn)行精確的放置，麻省理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)喬治•巴巴斯塔帝斯指出，“這種設(shè)備的構(gòu)建工作有可能耗費(fèi)宇宙的整個(gè)生命歷程。”
另外一個(gè)挑戰(zhàn)是如何在納米量級和宏觀量級之間建立有效的橋梁。當(dāng)將納米量級的設(shè)備同尺寸較大的導(dǎo)線連接時(shí)，技術(shù)上難以實(shí)現(xiàn)，在這種情況下，設(shè)備將毫無用處。目前尚不清楚科學(xué)家如何解決這些難題。麻省理工學(xué)院材料科學(xué)和工程學(xué)弗朗西斯科•史泰拉斯說：“目前關(guān)于制造納米級量級小型設(shè)備的很多假設(shè)都不太合理。”
此外，人們還擔(dān)心當(dāng)納米技術(shù)開始進(jìn)入實(shí)用階段時(shí)，會(huì)將人類“帶入歧途”。眾所周知，目前人們對“超級種子”(轉(zhuǎn)基因作物)以及“怪物食品”(轉(zhuǎn)基因食品)的普遍擔(dān)憂，阻礙了生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用；對克隆嬰兒的擔(dān)憂阻礙了人類干細(xì)胞的研究進(jìn)展。由于擔(dān)心納米技術(shù)的副作用，世界上一些環(huán)保組織呼吁暫停納米技術(shù)的研究工作，直到人們充分認(rèn)識它對社會(huì)、環(huán)境乃至人類健康的危害。
對納米技術(shù)熱情不減
盡管存在上述擔(dān)憂，世界各國并沒有放慢對納米技術(shù)的研究步伐。2003年，在全球范圍內(nèi)對這項(xiàng)尖端技術(shù)的研究還是給予了極大的支持。美國國會(huì)增加了37億美元的經(jīng)費(fèi)，專門用于未來4年對納米技術(shù)的研究工作；與此同時(shí)，歐盟和日本也對納米技術(shù)的研究工作給予了巨額投資。
在政府?dāng)?shù)以億計(jì)美元的投資和潛在利益面前，世界一些大型公司也不甘示弱，美國通用公司、摩托羅拉公司、IBM公司紛紛投巨資進(jìn)行納米技術(shù)研究工作。與此同時(shí)，一批從事納米技術(shù)的新企業(yè)也應(yīng)運(yùn)而生，如休斯敦的碳納米技術(shù)(CNI)和三菱化工的合資企業(yè)FrontierCarbon等。麻省理工學(xué)院的研究結(jié)論認(rèn)為：從世界范圍來看，電子工業(yè)和生物技術(shù)工業(yè)將很有可能最先利用納米技術(shù)。在生物技術(shù)領(lǐng)域，科學(xué)家對從黃金中得到的所謂“納米粒子”寄予厚望，期望它能夠觸發(fā)遙控設(shè)備以用于加熱和殺死單一的癌細(xì)胞個(gè)體。正是這些令人向往的前景激勵(lì)著納米技術(shù)的研究工作。這同20世紀(jì)80年代初的情況相似，當(dāng)時(shí)，生物技術(shù)的誘人前景激勵(lì)著科學(xué)家和企業(yè)家，他們經(jīng)過通力協(xié)作，使得基因技術(shù)的研究工作不斷取得新的進(jìn)展。
與其他高技術(shù)相比，納米技術(shù)同樣具有創(chuàng)造財(cái)富的巨大機(jī)會(huì)，但是風(fēng)險(xiǎn)投資家對于如何實(shí)現(xiàn)這種設(shè)想存在著不同的看法。生物技術(shù)的新產(chǎn)品絕大多數(shù)用于治療人類的各種疾病，而以納米技術(shù)為基礎(chǔ)的產(chǎn)品，可能被應(yīng)用于健康保護(hù)、新品制造和航空業(yè)，這對那些僅接受某一個(gè)專業(yè)領(lǐng)域訓(xùn)練的風(fēng)險(xiǎn)資本家提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。目前，即使最有經(jīng)驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)投資家也難以確定納米技術(shù)的未來前景。
