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包装防伪中纳米技术的应用

传统防伪技术的局限 综观当前防伪领域，目前国内外广泛应用的防伪材料和技术主要有油墨防伪、纸张防伪和激光全息防伪、版纹防伪、生物防伪等多种。总的来说，可大体上分为传统的技术防伪和现代的智能防伪两大类。而智能防伪系统日前可认为是我国第四代防伪技术产品。据分析，最近10多年来我国已先后发展了商标防伪、激光防伪和密码(电码)验证防伪等三代防伪技术，但这些技术均未能从根本上解决技术容易被仿库尔勒冒、重复使用包装以及以别麻烦等致命性的问题。总之，传统的防伪技术都存在着共同的弱点和局限性。首先是对设备的依赖性，即传统的防伪办法对技术、工艺、设备和材料的依赖性很大，只要有相应的材料和设备，按照相同甚至相似的工艺就可以制造相同的“防伪标识”，这就给造假者仿造者提供很大的机会。其次是观测尺度的宏观性，传统防伪技术制作的防伪标识，所载的信息(如一个图形、一个字母标记等)，其尺度一般在毫米级以上，这都属于肉眼可分辨的宏观范畴，没有达到微观的范围。这虽然有利于大众化的一线防伪，但要达到高科技的防伪能力，提高防伪的效果等都存在一定的局限性。还有防伪检测的不确定性，目前对传统的防伪标识进行检测，主要还是通过检测者主观的感官判断，存在着很大的个人经验性。比如出现一个色泽鲜艳的三维立体头像，即使借助检测仪器，最终也是由检测者主观定性判断的。另外，对于传统的防伪技术，目前还只停留在定性识别阶段，还没有任何一种传统的防伪技术可以直接通过检测仪器定量识别。

鉴于当前传统防伪技术存在的局限性，明显影响着商品及有价证券的防伪效果，尤其是使重要的产品和票券等的安全性受到威胁。怎样利用尖端的科学技术来为商品保驾护航已成为全世界的重要研究内容。如，目前国内外正在研究和开发中的各种新型防伪技术(指纹加密、遗传密码、声音加密、光学薄膜等等)，但要将其实际应用到商品防伪还要进一步完善。但从最新资料显示，一种高科技的防伪技术——智能防伪和应用纳米科技研究开发出的相应高新技术防伪已开始显露出其不凡的特点，从而引起了人们的普遍重视。

纳米科技和纳米防伪技术的特点

1．纳米技术的特性

对于纳米科技，人们现在已不陌生。“纳米”是英文namometer的译名，纳米科技是20世纪80年代末诞生并迅速崛起的高新科技，它的基本含义是在纳米尺寸(即0.1～100nm)范同内认识和改造自然，通过直接操作和安排原子、分子运动规律和特性，创造新物质的技术与方法。如今，纳米科技卡要包括纳米物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米加工学、纳米力学等。纳米技术其实就是一种用单个原子、分子射程物质的技术。纳米技术可分为二三种概念。

(1)分子纳米技术。这是1986年美国科学家德雷克斯勒博士任《创造的机器》一书中提出的。根据这一概念，可以使组合分子的机器实用化，从而可以任意组合所有种类的分子，可以制造出任何种类的分子结构。这种概念的纳米技术还未取得重大进展。

(2)微加工技术。这种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。也其试就是通过纳米精度的“加工”来人工形成纳米大小的结构的技术。这种纳米级的加上技术，也使半导体微型化然后即将达到极限。现有技术即使发展下去，从理论上讲终将会达到限度，这是因为，如果把电路的线幅逐渐变小，将使构成电路的绝缘膜变得极薄，这样将破坏绝缘效果。此外，还有发热和晃动等问题。为了解决这些问题，研究人员正在研究新型的纳米技术。

(3)生物纳米技术。这种概念是从生物的角度出发而提出的。本来，生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构。

纳米技术的广义范围可包括纳米材料技术及纳米加工技术等。其中纳米材料技术着重于材料生产(超微粉、镀膜等)，性能检测技术(化学组成、微结构、表面形态、物、化、电、磁、热及光学等性能)。纳米加工技术包含精密加工技术(能量束加工等)及扫描探针技术。

2．纳米防伪技术的特点

将纳米科技应用十防伪偏领域是近年来的研究成果。目前经过科技人员的刻苦攻关，已成功研制出纳米防伪技术。该技术从根本上防止了防伪标识被仿造的可能，且实际可操作性强，任防伪领域具有重大的历史性突破。该技术在1999年12月14日获美国专利局签发的美国国家专利授权证书，被列为我国国家标准最高级防伪技术“3.10”。纳米防伪技术自问世以来，已在海关等领域应用并且取得了巨大的社会经济效益，2000年9月，国务院领导亲自批示，建议有关部门研究将这项防伪技术应用在货币印刷的防伪上。

(1)纳米防伪技术原理

纳米技术是在纳米尺度(0.1～100nm)上探索物质颗粒(包括原子、分子)的新现象和新特性(物理、化学、生物)，并在该尺度上控制物质，制造具有新功能的材料、器件和系统。而纳米防伪技术则是在纳米尺度范同内利用原子核等微观带电粒子为载体，将其携带的随机信息经过处理，分别赋予识别仪器和防伪标识之中，检验两者信息是否吻合以辨真伪的技术。具体来说，即大量微观带电粒子，在加速器的作用下三明沿同一方向高速运动，利用云母、玻璃、品体等固体介质截获其瞬间随机信息，形成母版，母版经翻录制成工作版，通过专用加密设备在防伪标识介质上进行纳米信息加密，同时再经过封装工艺以保护加工完毕的纳米信息；检测时，通过检测仪器进行图像特征匹配，以辨真伪。纳米防伪技术应用系统构成为：纳米母版(采用纳米防伪技术首先需要购置纳米母版)、加密设备(其关键部分是安装有纳米加密信息工作版的加密部埋弧焊丝件)、防伪标识(分为纸质、激光全息标识及其它各种介质标识)、检测仪器(专业识别仪器、仲裁识别仪器)、管理软件(在仲裁识别仪器应用中需配套计算机识别系统管理软件)。

纳米防伪技术的一般使用方法有标识安装方法(包括手工粘贴、机器粘贴、加密等)和标识识别方法。而标识识别方法可分为：表观识别(把加密标识对光与眼水平放置肉眼观察，其纳米水印部分相对于介质表面有突出感)、专业识别(手持专业识别仪器将其窗口对准防伪标识预定区，仪器显示绿灯为真标，湿示红灯为伪标)、仲裁识别(使用仲裁检测仪器将其探头对准防伪标识预定区，根据纳米信息图像特征是否匹配以辨真伪，并经屏幕显示)。

(2)纳米防伪技术的基本特点

与传统的油墨、纸张、背投电视激光全息等防伪技术的相比，纳米防伪技术具有明显的优势。总结起来，它有如下的特点和优势。

①唯一性。即微观带电粒子群只服从统计规律，人为无法控制沉积在固态介质中的大量微观粒子的个体行为。由于每个微观粒子在沉积的瞬间表现出的能量损失、自旋、角动量等纳米信息的差异而使其径迹千差万别，人们只能记录其随机状态，而无法改变这种微观立体群雕图。即使是制作者本人利用相同的材料、设备和方法，也无法仿制出相同的纳米母版。

此外，由于纳米防伪技术实质是纳米信息在载体上的显微转移，具有与纸张或塑料等载体同样的寿命，因此加密稳定可靠。而不本次会议内容较丰富象温变、光变油墨等防伪技术有性能变化的问题。

②微观性。即带电粒子的径迹属于纳米尺度的微观领域，要想观测如此微小的纳米信息，至少需用显微镜放大上千倍，肉眼根本不可能识别。

③检测准确性。纳米防伪技术是目前唯一可以使用专用仪器对防伪标识预定区进行定量检测的技术。它可用专业仪器对嵌入纳米信息的防伪标识进行定量检测，操作方便，结果精确，克服了通过感官主观判断的随意性。

④灵活和广泛兼容性纳米信息的加密工艺可直接在纸张、塑料或在印刷完的包装物上实施，也可制成防伪标识，粘贴在各种需要防伪的商品上，因此工艺灵活。此外，纳米防伪技术可与各种防伪技术结合提供商品的防伪标识，也可与造纸工艺、印刷工艺、制塑工艺结合提供纳米防伪基础材料，具有广泛的兼容性。

（待续）