中国研究人员在南京工业大学的一篇文章(Trends in Food Science & Technology 457)中总结了二维材料应用的最新进展。二维材料具有分层结构，它们只有一个或几个原子的厚度;然而，它们的横向尺寸可以超过100纳米。它们实际上是纳米材料，因为它们的尺寸不超过100纳米，因此它们具有影响其物理、化学和生物性能的独特特性。
中国研究人员在南京工业大学的一篇文章(Trends in Food Science & Technology 457)中总结了二维材料应用的最新进展。二维材料具有分层结构，它们只有一个或几个原子的厚度;然而，它们的横向尺寸可以超过100纳米。它们实际上是纳米材料，因为它们的尺寸不超过100纳米，因此它们具有影响其物理、化学和生物性能的独特特性。多个应用程序
在食品包装领域，这些新材料为开发新的功能材料提供了令人兴奋的机会，这些材料既可以充当活性包装，也可以充当智能包装。事实上，纳米材料的典型特性是其高比表面积，由此衍生出高的力学性能和阻隔性能，良好的热稳定性，高的界面粘附性，高的抗氧化性能，最后是高的抗菌活性。
纳米材料的所有这些特性都非常适合于活性包装的要求，活性包装被定义为“在包装内部或表面包含额外的组件或添加到包装顶部以提高其性能的包装”。此外，纳米材料的特性也非常适合于获得智能包装，它必须允许在食品质量动态细节的识别和实时通信方面的高级功能，如损失指示器、pH指示器、时间-温度指示器、气体传感器、智能标签和射频指示器(RFID)。
事实上，纳米材料已经被用作比色指示剂和生物传感器。二维纳米材料已经用于食品包装，包括纳米纤维素、金属纳米颗粒和碳纳米管。二维材料的家族不断增长，石墨烯，一些氮化物(石墨碳或六方硼)，过渡金属(二卤属化合物，碳化物和氮化物)，最后是层状双氢氧化物已被广泛研究。
报道最多的食品包装二维材料是石墨烯，由单层碳原子组成，单层碳原子的厚度只有一个原子。由于其结构，石墨烯具有上述纳米材料的所有特性，特别是具有杨氏模量约为的非常高的力学性能。1Tpa，断裂强度约为。125 Gpa，理论断裂伸长率约为。125gpa，弹性模量约。1 Tpa，这意味着它可以拉伸到其长度的20%。
除此之外，石墨烯还具有高透明度、高阻水性、高导热性，最后还具有较强的抗菌活性，因为它可以渗透细胞膜，提取大量的磷脂。
石墨烯
2004年石墨烯的发现引发了二维材料在各个领域的开发，特别是在食品包装领域。例如，在功能材料领域，石墨烯被用于构建防腐剂发射器或构建智能包装的新设备。石墨烯可以与聚合物偶联，以增强其阻隔、热、抗菌和机械性能。
其中，气体屏障性能尤其重要，因为它使用石墨烯而不是常见的金属化膜，众所周知，金属化膜很难回收和融入循环经济。最近的研究表明，石墨烯及其衍生物能够增强食品包装材料的屏障性能，如1)乙烯-共乙烯醇(EVOH)和2)聚乙烯醇(PVA)，如下所述。
1) EVOH具有良好的氧屏障和机械强度，因此被广泛应用于食品包装。然而，EVOC显示出较差的防潮性能。通过将其与石墨烯耦合在一种MTAC-rGO/EVOH多层膜中，解决了这个问题，其中包含EVOH，还原氧化石墨烯(rGO)和MTAC, MTAC是一种通常用于生产聚合物的中间体。还原氧化石墨烯(rGO)在各方面都是石墨烯，但它是由氧化石墨烯制备的，其工艺也可以大规模进行。
在EVOH中加入还原氧化石墨烯使多层薄膜得以发展。这种结合延长了水分子超越材料所需要经过的路径。这需要良好的防潮性能(0,019克米－2年代－1自动取款机－1)，相对湿度为99%，氧阻隔性能良好(0.07 cm3.米－2d－1自动取款机－1)．此外，该材料表现出比裸EVOH更高的力学性能;杨氏模量和抗拉强度分别提高190%和30%。该复合膜对HeLa细胞具有良好的抑菌活性和较低的细胞毒性。结果表明，PLA-rGO薄膜能显著延长食用油和薯片的保质期。
2)在聚乙烯醇(PVA)中添加0.3 wt%或2.0 wt%氧化石墨烯(GO)，不仅提高了PVA的力学性能，而且改善了其阻隔性能。其中，由于添加了0.3 wt%和2.0 wt%的氧化石墨烯，氧渗透性分别降低了36%和76%。PVA-GO薄膜透氧性较低，对延缓香蕉成熟过程有显著作用。
总之在美国，越来越多的研究证明了二维材料在食品包装中的多功能性。然而，这些材料的潜力仍未被充分开发。对于报道最多的石墨烯及其衍生物，在商业化之前还有一些方面需要研究，比如成本、消费者的接受度、迁移行为，包括毒理学和生态毒理学的概念。
引用:余毅等.，食品科学与技术趋势110,2021,443-457。
