Наноупаковка – мостик в Индустрию 4.0.

Секреты наноупаковки. Как это происходит внутри? Нанотехнологии явление довольно новое, поэтому здесь достаточно пространства для размытых формулировок и неоднозначных суждений. Рассмотрим следующий пример. У нас в руках обычная упаковка обычного майонеза. На ощупь она кажется то ли пластиковой, то ли пластиково-бумажной. В общем, мягкая, полиэтиленовая, гибкая структура. Но для того чтобы содержимое хранилось долгий срок одного полиэтилена недостаточно. В обычной полиэтиленовой упаковке майонез испортится достаточно быстро. Поэтому его пропитывают многослойным нанокомпозитом. В лаборатории получают специальную смесь из мельчайших частиц, которые не пропускают газы, вредоносные бактерии, кислород. Нанокомпозит образует слоистую структуру в самой барьерной пленке, которая «тормозит» все то, что деструктивно влияет на содержимое. Но барьерная функция – это только лишь первая ступень нанотехнологий. Следующим шагом стала «умная упаковка». Как она получается, и что это вообще такое? Можно взять в качестве примера пакеты для переливания крови, которые уже сейчас используют в некоторых странах. Особенность такого пакета заключается в том, что он реагирует на внешнюю среду и в зависимости от этого: А) Посылает сигналы «во вне» о том, что содержимое находится в опасности; Б) Может самостоятельно регулировать температурный режим внутри упаковки; Как это происходит? В пакеты вживляются невидимые для невооруженного глаза датчики, RFID-чипы. Они-то и реагируют на внешние раздражители, а в другом случае регулируют состояние содержимого. Похожие технологии уже используют в пищевой отрасли. Даже небольшая разгерметизация – прокол, прорыв, или некачественная запайка – сразу будет обнаружена наноупаковкой, которая начнет менять свой цвет. В данном случае индикатором служат фотоактивированные микроэлементы TiO2, которые начинают менять свой цвет после контакта с кислородом. Еще в начале 10-х годов разные компании выпускали нечто подобное. Взять ту же знаменитую банку Кока-колы, которая меняла цвет в зависимости от температуры. Основываясь на тех же технологиях, предприимчивые американцы создали оригинальный напиток. Они вмонтировали в бутылку много разных кнопок. Нажимаешь – и получаешь новый напиток. В жидкость попадают наночастицы с тем или иным вкусом изменяя его по желанию потребителя. Таким образом, в одной бутылке человек получает сразу несколько разных напитков. Интересно, что сама наночастица тоже может быть «как бы упаковкой». «Как бы», потому что при определенных химических реакциях можно получить такие микроэлементы, которые могут в себе заключать те или иные вещества. К примеру, посредством диффузии твердых металлов можно получить нанокапсулы. Такой эффект дает соединение кобальта с серой, кадмия с серой, а также некоторых твердых металлов с кислородом. Как следствие, получаются идеальные микрокапсулы, в которые можно упаковать все что угодно: запах, сенсорный датчик, лекарство, яд, полезную или вредную бактерию и так далее. Формально наночастица упаковывает какой-либо элемент. Хотя понятно, что под «нано» подразумевается обычная упаковка, которая содержит специальные вживленные микрочастицы. Из чего делают наноупаковку? Нанотехнологии в упаковочной сфере тесно переплетаются с разработками в области биоразлагаемой упаковки. При помощи наночастиц ученые разных стран предпринимают попытки создавать упаковку, с привычными для полиэтилена качествами – прочность, гибкость, но при этом безвредными для окружающей среды. Яркий пример – разработка португальского ученого Жозе Тейшейры. Продукт покрывают специальной жидкостью, содержащей наночастицы. В результате образуется защитная пленка, которая продлевает срок годности и защищает от кислорода и вредоносных бактерий. Вместе с тем такая пленка съедобна и абсолютно безвредна для человеческого организма. А производят ее из полисахаридов – элементов, которые используются в бульонных кубиках. Такая упаковка позволяет продлить срок годности на треть. При этом содержимое сохраняет свои изначальные вкусовые качества. Еще одна технологию, которая вживляет наночастицы в полиэтиленовую упаковку, принадлежит Nano Bio Matters. Ученые компании создали композит O2Block. Его добавляют в упаковку для пищевых продуктов. После чего они могут сохранять первозданный вид в течение нескольких недель. Технология заключается в том, что наночастица защищает пищевой пептид – низин, борющийся с вредоносной бактерией листерией. Согласно исследованиям ученых из Purdue University, наночастицы можно распылять не только на упаковку, но и на сам продукт, без вреда для здоровья. Американские исследователи создали так называемую наноцеллюлозу. Они вычленили кристаллы металла и кристаллизовали волокна целлюлозы. А ученые другого университета США разработали нанобумагу. Она обладает теми же свойствами, что и обычная, но состоит из тончайших волокон диоксида титана.В отличие от обычной из нанобумаги можно делать 3 D модели – колбы, вазы и многое другое. Также ее можно использовать в военной индустрии, так как она выдерживает температуру до 700 градусов. Кроме того, она может служить фильтром для ядов и химических веществ, а также быть использована в печати. Наночастицы улучшают взаимодействие между краской и бумагой, повышая, качество печати, и при этом, сводят к минимуму использования химических реактивов. Россия также не остается в стороне от современных микротехнологий. Еще в 2008 году была обозначена стратегия и выделено финансирование на развитие данной сферы. В нанотехнологии у нас вкладывают давно, и уже сейчас результаты можно увидеть и потрогать. В конце «нулевых» было заложено два проекта по созданию упаковки с использованием нанотехнологий. В 2010 по инициативе «Роснанотех» привлекли 3,5 млрд рублей инвестиций в создание завода в Московской области по производству препрегов. В настоящее время компания успешно производит полуфабрикаты композиционных материалов. Завод «Препрег» входит в холдинг «Композит». Препрег производит упаковочные материалы на основе углеродного и минерального волокна с наномодифицированными и нанонаполненными связующими. Чуть ранее в 2008 в Татарстане компания «Роснано» поучаствовала в создании татарстанского проекта «Данафлекс». В 2017 году на территории казанского технопарка «Химград» было открыто производство реактивов для нанесения нанопокрытий. Нанотехнологии – это прямой мостик в следующую эпоху, которую называют Индустрией 4.0., эпохой умных вещей или умного интернета. Опыт показывает, что за микротехнологиями, которые позволят вещам в буквальном смысле управлять собой и появляться из ниоткуда – будущее. И оно уже наступает и никуда от этого не убежать, нравится это кому-то или нет.