نانوتکنولوژی؛ راهی به سوی آینده کاربردهای نانو، فراتر از بسته‌بندی
علاوه بر نگهداری محصول، از یک بسته‌بندی خوب چه انتظاری دارید؟ بطری سس کچاپ تا آخرین قطره خالی شود، میوه‌های بسته‌بندی شده از تابش نور مصون بمانند و سبزیجات برای مدت زیادی نگهداری شوند. تمام این موارد و خیلی از موارد دیگر با تکنولوژی نانو قابل دستیابی است.
امروزه حدود 400 تا 500 گونه از بسته‌بندی‌های نانو در بازار وجود دارد. بعضی از آنها از چندین دهه قبل وجود داشته‌اند. فویل‌ها و یا بطری‌های پلاستیکی اغلب حاوی مقدار بسیار کمی اکسید تیتان (TiO2) یا سیلیکا در ساختار خود بودند که باعث افزایش خاصیت نفوذناپذیری آن می‌شد و در نتیجه مدت زمان نگهداری مواد غذایی داخل آن افزایش می‌یافت. تحقیقات در زمینه مهندسی فرآیند و بسته‌بندی نشان می‌دهد که بهبود خواص باعث صرفه‌جویی در مصرف مواد می‌شود. علاوه بر این می‌توان با افزودن ذرات اکسید روی و یا نقره به صورت نانو به بسته‌بندی‌ها به آنها خاصیت آنتی باکتریال داد، زیرا این مواد از رشد و توسعه قارچ و باکتری‌ها جلوگیری می‌کنند.
25 درصد بسته‌ها نانویی می‌شود
بسیاری از موسسات و کارخانجات در حال مطالعه و تحقیق بر روی دیگر کاربردهای نانوتکنولوژی هستند که از جمله این کاربردها می‌توان به جذب اکسیژن و پوشش‌های نچسب اشاره کرد.
یک شرکت تولیدکننده بطری‌های پلی استری، جداره داخلی بطری‌ها را با اکسید سیلیس پوشش داد که این کار باعث شد تا محتویات داخل بطری مثل سس به جداره آن نچسبند و به هنگام مصرف تمام آن خارج شود. یک شرکت تولید فویل آلومینیوم با استفاده از نانوتکنولوژی در ساخت فویل‌های خود، علاوه بر افزایش مقاومت خراش آنها، باعث افزایش رسانایی و پایداری حرارتی آنها شد. طبق آمار انجمن حفاظت از محیط زیست آلمان در دهه آینده برای ساخت حدود 25 درصد از بسته‌بندی‌ها، از تکنولوژی نانو استفاده می‌شود.
نانوکامپوزیت و تحول در صنعت ساختمان
در یک پروژه دیگر با استفاده از ذرات نانو، سطوحی ضد آب، دافع روغن، ضد میکروب و مقاوم در برابر اشعه یووی ساخته شد که به راحتی تمیز می‌شود. چسبندگی ذرات نانو در حال حاضر بر روی منسوجات، رنگ و لاک، مواد بسته‌بندی، شیشه و مواد ساختمانی بررسی شده است. به تازگی استفاده از یک لایه نانوکامپوزیت در ساخت نایلون باعث شده است که نایلون نه تنها در برابر نفوذ آب مقاوم بوده و مقاومت آن در برابر پارگی افزایش یابد، بلکه در برابر آتش نیز مقاوم شود.
مقاوم به سرما، گرما و گرد و خاک
یک شرکت آلمانی محصولی با ساختار نانو سیلیکا تهیه کرده است که به صورت لایه‌ای در سطوح استفاده می‌شود. این لایه خاصیت ضد باکتری داشته و باعث می‌شود گرد و خاک و زباله روی سطح نچسبد. از مزایای دیگر این لایه، نامرئی بودن آن است و بنابراین تاثیری روی ظاهر سطح ندارد. به علاوه در برابر گرما و سرما مقاوم بوده و از دمای 150- درجه تا 450 درجه سانتی‌گراد پایدار است که باعث می‌شود بتوان آن را در کوره‌ها و محیط‌های سرد استفاده کرد. این لایه را می‌توان با اسپری کردن و یا غوطه‌ور کردن اجسام در آن، بر روی سطوح اعمال کرد.
مواظب خطرات نانو باشید!
در عین حال، محدودیت‌های نانوتکنولوژی نگران‌کننده است، زیرا ذرات کوچک نانو می‌توانند از بسته‌بندی وارد مواد داخل آن و یا محیط شوند.
به سختی می‌توان در مورد خطرات ذرات نانو نظر داد، زیرا مکانیزم واکنش آنها با ذرات ابعاد بزرگ (ماکرو) تفاوت دارد. تا به امروز، تنها تعهد تولیدکنندگان مواد بسته‌بندی روی نوع مواد مصرفی بوده، نه ابعاد آنها.
به نظر می‌رسد که در این زمینه تحقیقات بیشتری مورد نیاز باشد، زیرا مشاهده شده است که ذرات نانو سیلیکا در ظرف‌های کشت میکروب در آزمایشگاه باعث مختل شدن عملکرد سلول‌ها و بنابراین تغییرات ژنتیکی می‌شود.
چون اندازه ذرات نانو بسیار کوچک است، مشخص نیست که چه سدی می‌تواند مانع آنها شوند. اگر آنها می‌توانند وارد ریه شوند، احتمال دارد به مغز انسان نیز نفوذ کنند. طبق مطالعات محققان سوئدی، ذرات نانو موجود در پلاستیک‌ها بر روی عادات غذایی و سوخت و ساز چربی ماهی‌ها تاثیرگذار است. ماهیانی که ذرات نانو خورده بودند آرام‌تر حرکت می‌کردند، میل کمتری به غذا داشتند و علی‌رغم تغذیه کمتر بر وزن آنها افزوده می‌شد.
با این وجود نمی‌توان یک طرفه به خطرات نانو تکنولوژی نگاه کرد و نباید به یک قانون کلی در مورد آن بسنده کرد.
سنسورهای نانوآشکارساز فاسد و تقلبی
به منظور حمایت از حقوق مصرف‌کنندگان، حوزه دیگری برای کاربرد نانوتکنولوژی وجود دارد. امروزه بسته‌بندی‌های خیلی بزرگ یا پالت‌ها، دارای سنسورهایی هستند که اطلاعات محصولات داخل آنها را به همراه دارد.
یک سیستم مشابه می‌تواند به فروشندگان کمک کند، به شرطی که تمام محصولات به یک سنسور نانو مجهز شده باشند. با استفاده از یک سیستم رنگی، تغییرات رطوبت و یا دمای محصولات می‌تواند روی بسته‌بندی آنها نشان داده شود.
علاوه بر شناسایی مواد غذایی فاسد، بعضی از سنسورها را برای تشخیص محصولات و بسته‌بندی‌های تقلبی می‌توان به کار برد. تحقیقات جدید بر روی بارکدهای سه بعدی در حال انجام است. ذرات سیلیکا به صورت مکعبی با اندازه 30 میکرون داخل یک لایه نازک 100 نانومتری قرار می‌گیرند و توسط دریل‌های الکتریکی 90 هزار سوراخ با عمق‌های متفاوت در زوایای مختلف روی آن ایجاد می‌شود.
موقعیت و عمق حفره‌ها باعث ایجاد یک کد رمزگذاری شده می‌شود. مکعب‌های سیلیکا با چشم غیرمسلح قابل دیدن نیستند، ولی توسط یک میکروسکوپ الکترونیک خوانده می‌شوند.
ماهنامه صنعت چاپ آذر 1391 مترجم : مجید کرمی