Yu等人在南京工业大学的一篇文章(Trends in Food Science & Technology 110, 2021, 443-457)中总结了二维材料应用的最新进展。二维材料具有层状结构，在厚度上只有一个或几个原子;然而，它们的横向尺寸可以超过100 nm。

它们是有效的纳米材料，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。在食品包装领域，这些新材料为开发兼具主动包装和智能包装功能的新型功能材料提供了令人兴奋的机遇。事实上，纳米材料具有比表面大、机械性能高、阻隔性能高、热稳定性好、界面附着力强、抗氧化和抗菌活性高等特点。

纳米材料的所有这些特性都非常适合活性包装所需要的特性，活性包装被定义为“在包装材料或包装顶空中或在其上包含辅助成分以提高包装系统的性能的包装”。

除此之外,纳米材料的性质也适合智能包装的生产,拥有先进的功能在识别和沟通方面,如提供动态信息实时质量食品的消费者,减肥,pH-indicators,时间——温度指标,气体传感器、智能标签和射频传感器(RFID)。事实上，纳米材料已经被用作比色指示剂和生物传感器。

已经用于食品包装的二维纳米材料包括纳米纤维素、金属纳米颗粒和碳纳米管。二维材料家族不断增长，石墨烯、一些氮化物(石墨碳或六方硼)、过渡金属(二卤族、碳化物和氮化物)以及最后的层状双氢氧化物得到了广泛的研究。

石墨烯

报道最多的食品包装二维材料是石墨烯，它由单层碳原子组成，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性能，特别是具有极高的力学性能，杨氏模量约为。断裂强度约为1Tpa。125 Gpa，理论断裂伸长率约为。125 Gpa，弹性模量约。1 Tpa，这意味着它可以被拉伸到其长度的20%。

除此之外，石墨烯还具有高透明度、高阻水性能、高导热性能，并最终具有强大的抗菌活性，因为它很可能渗透细胞膜并吸收大量磷脂。2004年石墨烯的发现引发了二维材料在不同领域的开发热潮，尤其是在食品包装领域。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封装新器件。

石墨烯可与聚合物耦合，以增强其屏障、热、抗菌和机械性能。其中，气体阻隔性能尤其重要，因为它们使用石墨烯代替众所周知的金属化膜，而金属化膜很难回收和融入循环经济。

EVOH和PVA

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-聚乙烯醇(EVOH)和2)以下所述的聚乙烯醇(PVA)。

1) EVOH具有良好的氧屏障和机械强度，因此在食品包装中得到广泛应用。然而，EVOC的防潮性能较差。这个问题已经通过将其与一种MTAC-rGO/EVOH多层膜中的石墨烯耦合而得到解决，该多层膜包含EVOH、还原氧化石墨烯(rGO)和MTAC, MTAC是一种常用的聚合物生产中间体。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在一个也可以大规模进行的过程中制备的。

在EVOH中加入还原氧化石墨烯使多层膜得以发展。这种结合延长了水分子需要通过的路径，以超越材料。这需要一个良好的防潮性能(0,019 g m^－2年代^－1自动取款机^－1在相对湿度为99%的条件下，具有良好的防氧性能(0.07 cm)^3.米^－2d^－1自动取款机^－1）.此外，该材料比裸EVOH具有更高的力学性能;杨氏模量和抗拉强度分别提高190%和30%。

该复合膜对HeLa细胞具有良好的抗菌活性和较低的细胞毒性。2)在聚乙烯醇(PVA)中加入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PVA的阻隔性能。氧化石墨烯的添加量分别为0.3 wt%和2.0 wt%，氧渗透性分别降低了36%和76%。PVA-GO膜的氧渗透性较低，在延缓香蕉成熟过程中发挥了重要作用。

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通用性。然而，这些材料的潜力还没有得到充分的开发。目前报道最多的石墨烯及其衍生物在商业化之前，仍有一些方面需要研究，如成本、消费者接受度、迁移行为，包括毒理学和生态毒理学的概念。

引用:Yu Y.等，食品科学与技术趋势110,2021,443-457