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【摘要】本文阐述了纳米科技研究现状和纳米材料的基本特性，文章就不同的卷烟材料如何应用纳米技术和材料提出相应的概念设计。为适应烟草行业的发展，特别是烟草行业降焦工程进程的加快，对卷烟材料提出了为发展"低焦油、低危害、高品质"卷烟产品提供新型卷烟材料的要求，纳米技术和材料的出现为卷烟材料的技术开发和技术进步提供了新的方法和新途径。
【关键词】纳米材料 卷烟材料 香精香料 烟用丝束和滤棒
中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1009-914x（2014）05-01-01
一、纳米材料概述
纳米材料是指颗粒尺寸在纳米量级（1～100nm）的超细材料，其尺寸大于原子簇而小于通常的微分，处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域。纳米科学的产生是科学史上的一次革命。纳米材料的小尺寸效應、表面界面效应、量子尺寸效应等特性，使其具有广泛的应用前景，已被用作催化剂、添加剂及制造新功能材料的重要原料能材料的重要原料。
目前，纳米技术在材料科学上的应用相对成熟，主要集中在一些纳米级的颗粒应用，比如纳米级的二氧化钛取代钛白粉、纳米级的瓷粉、纳米级的碳酸钙粉、纳米级的硅铝化合物等等，这些材料比较容易应用在生活日用品和传统工业品，利用纳米技术改造成的纳米材料，加强了原材料的各方面性能，更具有环保性、更节能、更有强度、更耐腐蚀。诸如这样的开发，涉及面不算广，开发成本也相对较低，并且随着工艺技术的不断改进，成本还可降低，然而市场空间却很大。纳米二氧化钛受紫外线激发，具有强烈催化氧化降解特性，可催化降解有机物和微生物，是理想的光触媒材料。类似的抗菌粉体、稀土功能粉体、抗静电粉体这些功能型超细新材料，已进人产业化阶段。
二、纳米材料在卷烟材料中的应用
卷烟材料作为卷烟生产的重要辅料从使用效果来划分隶属材料科学范畴。纳米材料作为未来的新型材料将在卷烟材料的发展中起到举足轻重的作用。纳米材料具有辐射、吸收、催化、杀菌、吸附等特性，经纳米技术改造的材料耐磨性有明显的提高、抗张性能增强、均匀性和加工性能得以改善；某些具有空腔结构的纳米材料有透气性好和保香作用、以及选择性吸附等特性。根據不同卷烟材料的质量要求，分别选择不同性能的纳米材料对其进行改性，以期获得我们所需要的改良效果。
根据现有的资料，卷烟材料应用纳米技术和材料将在以下几个方面得到发展。
1.在烟用丝束中的应用
醋纤丝束单根丝束的当量直径大致在15-25um左右，约是纳米级的500倍以上，从理论上分析来看应对丝束生产是极为有利的，而且由于两种材料物理尺寸的差异，完全可以做到纳米材料在丝束中的均匀分散。在纺丝过程中由于溶剂的挥发有利于纳米微粒向丝束表面迁移，从而改善丝束表面的物理化学性能，以获得提高的吸附和选择性吸附性能的效果。
2.在烟用滤棒中的应用
纳米材料可以某种材料为载体直接添加到二元复合滤棒中。具有特殊结构的纳米材料具有特定的表面活性中心，是做催化剂的理想材料。利用该纳米材料的选择性催化作用，将卷烟烟气中的有害物质催化裂解为小分子的无害物质，大大减少卷烟烟气中有害物质，使烟气中具有较强致癌作用的亚硝胺和稠环芳烃分别平均降低了40%和60%以上，而对产品的香气质和香气量没有负面影响。纳米材料对烟气的吸附已得到了全行业的认同。可以看到在不久的将来，添加纳米材料的滤棒成型助剂将在降焦工程中发挥愈来愈重要的作用。
3.在卷烟纸中的应用
卷烟纸生产过程中需要添加一定量的添加剂以改善和提高产品质量，添加剂性能的提高将有效的改善产品的品质，在添加剂中应用新型纳米材料作为新型添加剂应是卷烟纸产品结构调整技术开发课题之一。纳米级阶碳酸钙、二氧化钛（钛白粉）以及某些具有特殊空腔结构的纳米材料应用于卷烟纸生产工艺可以说对提高卷烟纸的品质和提高卷烟纸透气度应有一定的作用。卷烟纸中使用纳米级添加剂可以提高卷烟纸的抗张性能和产品的均匀性，提高纸品的透气性和燃烧性。
4.在水松纸生产的应用
国内卷烟用水松纸以印刷型为主，水松纸的生产需用各种涂料和油漆。水松纸是卷烟辅料中唯一的一种直接接触人嘴而可能影响人体健康的材料。水松纸在生产过程中使用的涂料的安全性和卫生性应作为衡量水松纸产品质量的关键指标，有关技术监督部门正在制定这方面的产品质量标准。具有超双疏性界面性能（既疏水又疏油）纳米材料的环保型水性涂料将有可能在水松纸生产中得到应用。这种涂料不含有机溶剂以及对人体有危害的重金属离子，基本上以高分子聚合物为胶基，以纳米材料作为有效界面，以水为溶剂，从而较好的解决水松纸产品的卫生性问题。
5.在香精香料中的开发应用
环保型香烟和低焦油香烟以成为未来卷烟生产的方向。根据国家烟草专卖局的要求，全行业要加大对主导产品的开发力度，努力生产高香气、低焦油、低危害的卷烟产品。在卷烟降焦的同时，如何保持原有品牌的香气风格，就成为卷烟生产中香精香料调配的重要技术问题。
某些具有特殊结构和超双亲二元协同界面纳米材料极有可能成为香精香料配方大量使用的新材料和新型香精香料的核心技术。这类材料具有特殊的一定尺寸的空腔结构和亲水亲油特性，根据相应的化学原理，在香精香料中添加一定比例上述纳米材料，以获得具有相应的保香、选择性吸附、改善卷烟燃烧性能等特征的新型纳米香精香料；以达到即能有效降低香烟的焦油含量又能保持香烟原有的香气风格，这种纳米香精香料应用技术的研究和实际应用已取得初步效果，相关的纳米材料也进人产业化生产应用阶段。
6.在其他烟用辅助材料中的应用
随着纳米技术和材料研究的产业化的实现，纳米材料的应用领域将可能进一步拓展。同样在其它烟用辅助材料中，也存在应用纳米材料的机遇，如卷烟接装胶、高速搭口胶、嘴棒成型胶、烟用薄膜、薄片胶、滤棒成型纸等产品。实际应用中如何选择合适的纳米材料将是研究开发成败的关键所在。
纳米材料作为新世纪与信息科学技术、生命科学技术并列的三大科学技术发展主流之一，将对世界知识经济的发展起到极大的推动作用。纳米科技应用于卷烟材料有巨大的应用前景。纳米技术和材料应用于卷烟材料领域还有不少亟待解决的问题，诸如针对不同卷烟材料和用途的纳米材料的选型、添加比例和方式、应用生产工艺的开发、快速而准确的研制效果评价、纳米材料研制等；另外，还需要有关企业和研究结构共同合作，有计划、分步骤地进行一系列开发研制工作。
参考文献：
[1] 张玲.纳米材料的应用与发展前景[J].科技资讯， 2011，（20）
[2] 纳米材料的分类及应用.http：//www.ycy.com.cn/chuzhong/bksc/wl/wlbk/200612/11153.html
[3]李玉娥，黄顺利.纳米材料的性质及其在卷烟工业上的应用[J].河南化工2007，（10）
【关键词】纳米材料 卷烟材料 香精香料 烟用丝束和滤棒
中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1009-914x（2014）05-01-01
一、纳米材料概述
纳米材料是指颗粒尺寸在纳米量级（1～100nm）的超细材料，其尺寸大于原子簇而小于通常的微分，处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域。纳米科学的产生是科学史上的一次革命。纳米材料的小尺寸效應、表面界面效应、量子尺寸效应等特性，使其具有广泛的应用前景，已被用作催化剂、添加剂及制造新功能材料的重要原料能材料的重要原料。
目前，纳米技术在材料科学上的应用相对成熟，主要集中在一些纳米级的颗粒应用，比如纳米级的二氧化钛取代钛白粉、纳米级的瓷粉、纳米级的碳酸钙粉、纳米级的硅铝化合物等等，这些材料比较容易应用在生活日用品和传统工业品，利用纳米技术改造成的纳米材料，加强了原材料的各方面性能，更具有环保性、更节能、更有强度、更耐腐蚀。诸如这样的开发，涉及面不算广，开发成本也相对较低，并且随着工艺技术的不断改进，成本还可降低，然而市场空间却很大。纳米二氧化钛受紫外线激发，具有强烈催化氧化降解特性，可催化降解有机物和微生物，是理想的光触媒材料。类似的抗菌粉体、稀土功能粉体、抗静电粉体这些功能型超细新材料，已进人产业化阶段。
二、纳米材料在卷烟材料中的应用
卷烟材料作为卷烟生产的重要辅料从使用效果来划分隶属材料科学范畴。纳米材料作为未来的新型材料将在卷烟材料的发展中起到举足轻重的作用。纳米材料具有辐射、吸收、催化、杀菌、吸附等特性，经纳米技术改造的材料耐磨性有明显的提高、抗张性能增强、均匀性和加工性能得以改善；某些具有空腔结构的纳米材料有透气性好和保香作用、以及选择性吸附等特性。根據不同卷烟材料的质量要求，分别选择不同性能的纳米材料对其进行改性，以期获得我们所需要的改良效果。
根据现有的资料，卷烟材料应用纳米技术和材料将在以下几个方面得到发展。
1.在烟用丝束中的应用
醋纤丝束单根丝束的当量直径大致在15-25um左右，约是纳米级的500倍以上，从理论上分析来看应对丝束生产是极为有利的，而且由于两种材料物理尺寸的差异，完全可以做到纳米材料在丝束中的均匀分散。在纺丝过程中由于溶剂的挥发有利于纳米微粒向丝束表面迁移，从而改善丝束表面的物理化学性能，以获得提高的吸附和选择性吸附性能的效果。
2.在烟用滤棒中的应用
纳米材料可以某种材料为载体直接添加到二元复合滤棒中。具有特殊结构的纳米材料具有特定的表面活性中心，是做催化剂的理想材料。利用该纳米材料的选择性催化作用，将卷烟烟气中的有害物质催化裂解为小分子的无害物质，大大减少卷烟烟气中有害物质，使烟气中具有较强致癌作用的亚硝胺和稠环芳烃分别平均降低了40%和60%以上，而对产品的香气质和香气量没有负面影响。纳米材料对烟气的吸附已得到了全行业的认同。可以看到在不久的将来，添加纳米材料的滤棒成型助剂将在降焦工程中发挥愈来愈重要的作用。
3.在卷烟纸中的应用
卷烟纸生产过程中需要添加一定量的添加剂以改善和提高产品质量，添加剂性能的提高将有效的改善产品的品质，在添加剂中应用新型纳米材料作为新型添加剂应是卷烟纸产品结构调整技术开发课题之一。纳米级阶碳酸钙、二氧化钛（钛白粉）以及某些具有特殊空腔结构的纳米材料应用于卷烟纸生产工艺可以说对提高卷烟纸的品质和提高卷烟纸透气度应有一定的作用。卷烟纸中使用纳米级添加剂可以提高卷烟纸的抗张性能和产品的均匀性，提高纸品的透气性和燃烧性。
4.在水松纸生产的应用
国内卷烟用水松纸以印刷型为主，水松纸的生产需用各种涂料和油漆。水松纸是卷烟辅料中唯一的一种直接接触人嘴而可能影响人体健康的材料。水松纸在生产过程中使用的涂料的安全性和卫生性应作为衡量水松纸产品质量的关键指标，有关技术监督部门正在制定这方面的产品质量标准。具有超双疏性界面性能（既疏水又疏油）纳米材料的环保型水性涂料将有可能在水松纸生产中得到应用。这种涂料不含有机溶剂以及对人体有危害的重金属离子，基本上以高分子聚合物为胶基，以纳米材料作为有效界面，以水为溶剂，从而较好的解决水松纸产品的卫生性问题。
5.在香精香料中的开发应用
环保型香烟和低焦油香烟以成为未来卷烟生产的方向。根据国家烟草专卖局的要求，全行业要加大对主导产品的开发力度，努力生产高香气、低焦油、低危害的卷烟产品。在卷烟降焦的同时，如何保持原有品牌的香气风格，就成为卷烟生产中香精香料调配的重要技术问题。
某些具有特殊结构和超双亲二元协同界面纳米材料极有可能成为香精香料配方大量使用的新材料和新型香精香料的核心技术。这类材料具有特殊的一定尺寸的空腔结构和亲水亲油特性，根据相应的化学原理，在香精香料中添加一定比例上述纳米材料，以获得具有相应的保香、选择性吸附、改善卷烟燃烧性能等特征的新型纳米香精香料；以达到即能有效降低香烟的焦油含量又能保持香烟原有的香气风格，这种纳米香精香料应用技术的研究和实际应用已取得初步效果，相关的纳米材料也进人产业化生产应用阶段。
6.在其他烟用辅助材料中的应用
随着纳米技术和材料研究的产业化的实现，纳米材料的应用领域将可能进一步拓展。同样在其它烟用辅助材料中，也存在应用纳米材料的机遇，如卷烟接装胶、高速搭口胶、嘴棒成型胶、烟用薄膜、薄片胶、滤棒成型纸等产品。实际应用中如何选择合适的纳米材料将是研究开发成败的关键所在。
纳米材料作为新世纪与信息科学技术、生命科学技术并列的三大科学技术发展主流之一，将对世界知识经济的发展起到极大的推动作用。纳米科技应用于卷烟材料有巨大的应用前景。纳米技术和材料应用于卷烟材料领域还有不少亟待解决的问题，诸如针对不同卷烟材料和用途的纳米材料的选型、添加比例和方式、应用生产工艺的开发、快速而准确的研制效果评价、纳米材料研制等；另外，还需要有关企业和研究结构共同合作，有计划、分步骤地进行一系列开发研制工作。
参考文献：
[1] 张玲.纳米材料的应用与发展前景[J].科技资讯， 2011，（20）
[2] 纳米材料的分类及应用.http：//www.ycy.com.cn/chuzhong/bksc/wl/wlbk/200612/11153.html
[3]李玉娥，黄顺利.纳米材料的性质及其在卷烟工业上的应用[J].河南化工2007，（10）