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柔性印刷电子技术与智能包装

发布时间:2020年07月01日 来源:中国自动识别网 作者:王展

随着《中国制造2025》规划路线的出台,制造业改革之船已经起航,其主攻方向是智能制造,智能包装迎来发展的春天。
2019年,我国包装行业规模以上企业累计完成营业收入10,032.53亿元,同比增长1.06%。
 
印刷电子技术是将传统的印刷工艺应用于制造电子元器件和产品的新兴技术。印刷电子技术可将有机聚合物材料制备成溶液态,最终有可能以印刷方式大批量、低成本地制造有机电子器件,其蓬勃发展得益于无机纳米材料技术的发展与成熟。
 
智能包装发展现状
智能包装是指在基础包装功能之上,增加了感知、记录和交互等功能,并有效扩展产品功能外延的先进技术集合。智能包装技术是集合了多元知识基础的新兴技术分支,创造性设计和人本位思想则是“智能化包装”技术的精髓。包装智能化技术的出现使商品及其包装对于人类更具有亲和力,使商务信息的人机交互式沟通更为简捷,具有极广阔的发展前景。
智能包装应用最先得到发展的是在物联网应用领域,物联网智能包装未来3-5年将随着5G时代的到来以及印刷电子技术及其相应材料、设备、工艺等的逐渐成熟而迎来迅猛发展。所谓物联网智能包装主要通过二维码、RFID、GPS、各种传感器等技术应用在包装上让包装成为物联网体系架构中的感知层,再通过手机或特定的识读器,配合软件和数据平台实现商品的防伪溯源、防串货、互动营销、消费分析等应用。通过建立以物联网为核心的智能包装体系,一方面利于企业监控管理商品与客户;另一方面消费者还获得较强用户体验。再进一步通过仓储、物流、生产线等环节建立起配套的智能物联运营支撑系统,使整个包装制造和销售过程信息透明化,所有包装可追踪,同时过程中所产生的数据对企业业务开展也有帮助。
 
智能包装的典型需求
现阶段我国大陆地区企业规模偏小,创新力不强,造假贩假企业较多。造假贩假涉及15个经济领域、2600多个品牌、受侵害企业(公司)达数万家。每年经济损失数千亿,年均损失税收250亿。茅台、五粮液等高端白酒中,已经成功运用了超高频(或双频)RFID电子标签,以实现防伪溯源和消费者互动的功能,成为行业内应用防伪技术的风向标。此外高端奢侈品、茶叶、保健品等都普遍存在制假售假的现象,急需通过智能包装加以彻底解决。
目前,国内虽然针对医药冷链运输出台了相关的规范,但是大多数仅对运输过程的车厢温度进行检测,存在管理和监管的漏洞,需要针对物品本身的持续温度检测和溯源管理,以免类似疫苗失效事件的再次发生。对于一部分药品或疫苗,仅仅监测其运输过程还是不够的,需要从生产端(医药生产厂商)到使用端(医院或防疫站),建立全生命周期的温度监测及有效期管理,使得药品或疫苗100%安全和有效,并提高运输培训环节的效率,降低医药成本。智能包装还可以为消费者提供吃药提醒、剂量提示等服务。此外,食品生鲜、高端红酒、鲜花、乳制品等物流过程中对温度监测的需求也普遍存在。
智能包装在产品质量安全追溯过程中的作用日渐重要。对于有监管要求的重要产品,质量安全追溯机制需要将所有供应链上下游企业全部纳入其中,通过信息化手段建立链条的追溯体系,智能包装是重要的信息载体。在产品原材料、生产、仓储、物流、销售、消费的整个生命周期中,所有产生的过程数据都可以电子信息的方式存放在智能包装中,到消费者手中后,通过手机NFC技术即可轻松地获取到产品的所有生产物流信息,通过消费者参与的方式来协助完善整个溯源防伪的监督机制,形成立体的、可视化和智能化的产品质量安全追溯机制,智能包装还能够赋予产品更多的交互性,增加营销卖点。
智能包装在“新零售”(无人超市等)中将发挥重要作用。鉴于RFID是目前最常见的无人零售方案,大多数无人零售方案都是在产品流通的末端(进入无人超市之前),再人工添加电子标签,旨在实现溯源防伪、电子支付、线上营销等功能。然而这种后期增加电子标签的方式往往成本较高,而且会影响产品的美观度。一种较为完善的解决方案,即是通过智能包装的方式,在产品生产的前期将电子标签嵌入到产品中,从而实现产品全生命周期的追溯。
 
智能包装的发展方向
近年来,智能包装逐渐成为产品本身的功能性延伸,并加以融合更多的创新技术元素,通过产品迭代呈现出智能化的发展进程。除了物联网技术与智能包装的结合,智能包装还能和其他很多领域存在结合点。
传统的功能性包装,比如发声发光功能性智能包装,其发声和发光使用传统的电源、线路、开关、电路板,体积较大、成本较高、嵌入包装不美观。综合印刷电子技术生产的印刷电池、导电油墨线路、印刷传感器、印刷显示器等部件制作的智能包装具有柔性、环保、体积轻薄、成本低等特点,是功能性智能包装的发展方向。将印刷电子、生物技术、电子信息技术、材料技术、包装技术等多种技术结合,开发特定领域的功能性智能包装。比如,面向医药领域的吃药记录和吃药时间提醒药盒包装,满足消费者潜在需求或者解决业内痛点问题。
智能包装技术与交互式设计的结合,对包装进行艺术化处理更有利于智能包装贴近消费者。未来的包装在功能上是智能的,从外观和展现形式上是交互式的,更有利于与消费者进行互动、情感交流,从内容上来看是定制的,只有这样的智能包装才能充分体现科技感的同时获得消费者认可。3D打印技术或者喷墨技术在智能包装生产制造过程中的灵活、快速反应将会在产品的开发和打样阶段缩短研发周期同时降低开发成本,未来在部分智能包装领域将会得到应用。
智能包装中所集成的功能器件也日益呈现出多元化,包括柔性印刷电子技术、碳纳米材料技术、硅光电技术、传感器列阵、生物传感技术等,可以为智能包装带来更新的感知功能。随着纳米材料、物联网技术、云计算、大数据等现代科技的飞速发展,智能包装的发展也呈现出多样性和包容性,从单一功能拓展至多功能的集合,使得智能包装更加主动地呈现出交互性,未来智能包装的发展将呈现出百花齐放的局面。
(作者单位:闻钛智能科技(上海)有限公司)
《中国自动识别技术》2020年第3期总第84期

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