智能包装指他们借助创新思维，在包装中融入新科技，使其既带有包装的基本用途，又有一些特殊性能。这些包装的特殊性可满足商品的特殊规定及环境条件，它涵盖多种学科技术，例如计算机、微电子、材料、化学、人工智能和微物理科技等。
智能包装大致分为功用结构型、功能材料型和信息型3类。信息型智能包装科技主要是以体现包装内容物及其内在质量和物流、销售过程信息为主的新型科技。信息型智能包装又称为电子信息组合包装，一般由记录信息的电子芯片、软件和条形码组成，是最有发展活力和前途的包装技术之一。
当前，此类信息型智能包装从一维码、二维码识别科技，发展到多维码、RFID、NFC、EPC技术自动包装技术，正向高级智能包装阶段迈向，广泛应用到产品溯源、智能运输、智慧物流、票证防伪、人员管控、移动支付等生活的全方位，呈逐年攀升趋势，如图１所示。
图12014～2025年智能标签分析图
RFID、NFC和EPC
射频识别技术应用
1.RFID技术应用
RFID即无线射频识别，俗称电子标签。它是一种借助无线电波实现非接触的资料存取技术，此科技运用无线通信结合资料存取技术，连结背后的资料库平台，形成一个庞大且串连在一起的系统。
根据能量供给方式的不同，RFID标签分为有源、无源和半有源3种；根据工作频率的不同，RFID标签分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)和微波频段(MW)的标签。当前国际上RFID应用以LF和HF标签产品为主；UHF标签已被规模制造，由于其具备可远距离识别和低利润制造的优势，有望在将来几年内作为主流；MW标签只在个别国家受到应用。
我国HF芯片已推动行业化，UHF芯片也终于完成研发。从科技应用上预测，RFID标签正从单芯片电子标签向多电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的RFID方向演进。RFID更多地被应用在制造、物流、跟踪、资产管控上，具体应用例子如下：
①RFID标签逐步从芯片型向无芯片型方向演进，无芯RFID标签指的是不带有硅芯片的射频识别标签。由于硅芯片价格廉价，即使不考量硅芯片的耗费，其安装成本就非常于所使用的条形码费用的95%。而无芯标签的主要优势是能以很低的成本直接印在产品和包装上，因此在特定的应用领域很有前途。例如空运包裹、动物、住院或者受监护的人员等。
②新型材料代替传统的RFID。例如石墨烯材料制成的电子标签，传统电子标签通常以塑料铝为辅料，制造工艺不环保、使用寿命短。而由石墨烯材料制成的电子标签，只需在普通白纸上直接印刷，制成的标签除了性能更优，寿命也长（约是铝制材料的3倍），接收信号的距离更长，而且节能环保、质地细腻，可直接粘贴在衣服等软性材料上。目前已推动石墨烯射频标签的行业化，例如由安德烈o海姆研发生产的石墨烯电子标签及射频天线于2017年10月在北京鼎腾石墨烯研究院有限公司推动了体量化生产。
图2石墨烯电子标签
2.NFC技术应用
NFC（NearField），即近距离无线通信科技。它是一种非接触式识别和互联科技，可以在移动设施、消费类电子产品、PC和智能控件软件间进行近距离无线通信。NFC技术支持多种应用，包括移动支付与交易、对等式通信及移动中信息访问等。其详细特征有：NFC采用了另类的信号衰减技术，它带有距离近（NFC传输范围比RFID小）、带宽高、能耗低的特征；NFC与现有非接触智能卡科技兼容，已经渐渐变成越来越多主要厂商支持的即将标准；NFC是一种近距离连接协议，提供各类设施间轻松、安全、迅速而自动的通信，NFC在地铁、门禁、手机支付等领域内发挥着重要功用，如付款、电子票证、交换和存储数据等。
目前这些电脑内置NFC芯片，可以拿来支付，也可以用作数据交换与收集。例如三星、中兴、小米等有多款NFC手机，如图3所示手机界面，开启NFC后，然后将两台设备距离维持在10cm以内。系统都会开始连接，再点击要发送的东西就可以发送到别人的设备，还可以查询地铁、公交卡余额等。
图3具有NFC功能的手机
3.EPC技术应用
EPC（Code），即产品电子码科技，其载体是RFID电子标签，并通过互联网来推动信息的释放。EPC旨在为每一件单品建立中国的、开放的标志标准，实现中国范围内对单件产品的跟踪与追溯，从而有效提升供应链管理水准、降低运输费用。
EPC标签是由一个比1/5大米粒还小的电子芯片和一个软天线组成，电子标签像纸一样薄，可以变成邮票大小，或者更小，它可以在1～6米的距离让读写器探测到。EPC电子标签的特征是中国统一标准，价格也很实惠，与互联网信息互通。
高级信息型智能
包装技术应用
随着技术的不断演进与进步，各种高新科技：微电子、工业机器人、图像传感技术和新材料等在信息型智能包装上综合应用，已开发出多种高级信息型智能包装科技。具体例子如下：
1.柔性纸电池作电源的RFID标签
无源、有源和半有源电子标签各有不足，例如无源RFID标签无需电池，无寿命限制，但读取距离近；有源RFID标签内置电池，但电池的使用年限有限，读取距离远，成本高；半有源电子标签内置电源但电池的使用年限有限，读取距离近自动包装技术，成本介于有源和无源之间。当前市场已发生柔性纸电池作电源的RFID标签。由于纸电池的宽度约0.6mm，形状大小可按需定制，环保性好，容易与RFID标签集成等优良特点，所以在超薄或小型柔性标签上优势大于传统电池。随着印刷电子工业在我国的迅速发展，纸电池的价格优势尤为突显，可供使用的领域将大大降低。
2.RFID结合传感器标签
结合RFID和传感技术的新型智能RFID已在行业出现，带有智能传感器的RFID，是无线传感网络的重要构成个别。当前有两种RFID传感器标签体系：一种RFID标签集成传统电池支持的传感器于硅芯片上并具有模/数转化器；这些科技适合多种传感器，但标签规格大、成本高，并且寿命受限于电池容量。另一种是将传感器集成于标签天线上，标签尺寸和利润增长，但能否设计这种的传感器元件是问题。例如以柔性纸电池为电源--温感标签已问世，它是一种可以全程即时记录温度的软性电子标签。
3.AR技术的应用
AR(增强现实)是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新科技。增强现实技术包括了多媒体、三维模型、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时追踪及注册、场景整合等新科技与新形式。
此科技在信息型智能包装应用中逐渐演进，可将传统图像辨识科技与可变信息（条码技术）相结合，实现AR信息可变的智能标签，改变传统标签单向、单点式的信息设计理念，基于大数据系统，利用数据挖掘和预测科技，建立产品最后用户与制造企业之间的多向信息交互，实现物流追溯、多维互动、个性化服务、精准营销和智能防伪等。
比如，DHL的拣货系统使用了AR技术来帮助仓储拣货员高效地进行拣货。借助此技术，拣货员借助谷歌眼镜的室内导航快速前往待检货物的位置，并借助谷歌眼镜扫描货物的二维码，可查看货物需要存放的位置，同时升级仓储的货物总量，如图4所示。
图4（右上角标示了货物放置的位置和数量）
结语
当前，智能包装在包装领域将遭遇很大的行业和演进机遇，作为智能包装之一的信息型智能包装，由于它以计算机和通信科技为核心，在信息时代更具备广阔的演进前景。
文章丨选自2018.4《数字印刷》杂志
作者丨王莉张浩河南工程学院
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