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【新材料】“网红”石墨烯可否为烟草物流所用?

烟草物流2019-01-10 07:37:55

  作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料,石墨烯被称为“黑金”,是“新材料之王”,科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”,极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。

  若能利用石墨烯材料的超导电性、成本低等特性,研究开发一种新型石墨烯材料的射频识别设备,与无线射频技术(RFID)结合,运用到物流运行的各个环节,将切实提高工作效率,降低企业运行成本。


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烟草物联网与基于石墨烯材料的射频识别技术


  随着烟草行业改革发展的不断深入,现代烟草物流的数字化、智能化水平不断提升,烟草物流服务的质量在降低成本和构建渠道方面,存在着巨大价值。烟草企业正努力推动自身从传统商业向现代流通转变,这种转变就依赖于“烟草物联网”的全面发展。

  时至今日,烟草物联网已经有了自己的定义,即借助射频识别(RFID)技术、传感技术、全球定位系统(GPS)、通讯网、互联网等手段,实现烟草的全自动化仓储、仓储智能控制与实时监控、烟草产品与品牌智能追溯、烟草配送可视化,实现烟草产品从生产到消费者之间的定位、识别、跟踪、监控和管理,使烟草生产企业、商业企业和零售店之间异地、远程、动态全天候的智能联网与物物通信。

  其中,烟草物联网的建设和发展的关键技术是射频识别,即RFID(Radio Frequency Identification),又称为电子标签,这是一种通信技术,可通过无线电信号来自动识别目标对象上的标签,并获取相关数据。RFID技术具有高存储量、快速扫描、穿透性强、远距离读取、可重复使用等优点而备受瞩目。尽管RFID技术在烟草物流管理领域表现出色,该技术也面临发展瓶颈。目前烟草行业所用RFID标签大多由金属铝和铜组成,材料昂贵、制作过程复杂,且由于铝、铜较为普通的光电性能,单次标签扫描的件烟个数及扫描距离受限,难以进一步提高工作效率。

石墨烯矿物和石墨烯片

  石墨烯是由碳原子构成的单原子层厚度的二维晶体,是目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料,被称为“黑金”,是“新材料之王”。石墨烯超强的导电性和电磁频率,使之很适合用来做超快的光电感应设备。报道称,美国佐治亚理工学院的研究人员公布了一项研究成果:用石墨烯制作的天线非常适于利用频率在0.1THz到10THz之间的电磁波,即“太赫兹波”的无线通信,即每秒钟可以传送1千亿至10万亿个0或者1。这是一般金属天线无法企及的“天文数字”。这使得石墨烯在烟草物联网领域有着巨大的应用前景。

  通过将基于石墨烯材料的RFID技术应用于烟草物流管理系统中的各个环节,可以一改传统方式卷烟出入货效率低、需拆散单一扫码再打包而费时费力的现象,实现自动、超快、准确、远距离地进行大批量卷烟信息的同时采集与关联、商业入库、出库以及仓库盘点等管理功能,达到卷烟成品物流跟踪的目标。

  因此,研究开发具有超高频率无线通信性能的石墨烯材质的RFID标签,同时降低产品成本,实现整车、整集装箱卷烟的快速扫描及数据采集将大大提高烟草物流工作效率。


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基于石墨烯材料的射频在烟草行业的应用前景


  本项科技创新预将石墨烯材料用于RFID技术,研究采用石墨烯墨水或石墨烯导电油墨印制卷烟电子标签,并开发与之配套的读写设备。此套设备预期有以下特点:

  • 标签印制成本低,石墨烯电子标签可反复使用,更改录入信息,同时减少件烟使用电子标签的数量

  • 可远距离超快扫码,超高射频实现远距离的快速扫描和信息的瞬间录入

  • 超高信息容量,单个电子标签可录入大量卷烟信息,读写设备可同时读取并录入

石墨烯是最薄也是最强韧的材料。

  若采用石墨烯材料运用到烟草物联网的RFID设备,不仅将大大提高工作效率、降低成本,而且将是对卷烟配送模式的一次颠覆性的改革。具体可表现在以下几个方面:

  • 石墨烯电子标签取代铝、铜等价格昂贵的金属作为原材料,使成本大幅降低。此外,石墨烯电子标签的信息高容量可减少件烟使用电子标签的几率,大大降低标签制作成本。

  • 在工业卷烟到货入库环节,RFID技术应用石墨烯材料,可以代替目前的件烟条码扫码作业和整托盘扫码作业,实现整集装箱入库或者整车卷烟入库。这样可以大幅度降低工业卷烟企业的成本,通过替代托盘作业,还可以提高仓储空间卷烟的利用率和商业卷烟企业的入库作业效率,同时降低入库作业成本,这是对工商企业卷烟交接管理是颠覆性的改革。

  • 在仓储卷烟管理环节,RFID技术应用石墨烯材料,工作人员在对库存卷烟日常作业管理的同时,短时间内实现卷烟品规和数量的核对,可以大幅度缩短仓储保管员工作时间,提高工作效率。

  • 在分拣卷烟扫码环节,RFID技术和二维码标签应用石墨烯材质,通过整货架扫码作业替代现在件烟扫码出库,当天卷烟生产总量可以在短时间实现出库分拣作业,大幅度提高工作效率,降低物流用工成本。

  • 在卷烟配核对作业中,二维码标签技术应用石墨烯材质,完全可以实现整笼车零售户数量和品规核对,提高分拣到配送的工作效率,缩短送货员核对卷烟品规和数量的时间。

  目前,石墨烯材料在科研领域的研究较为广泛和成熟,在各行业已经进入了实用化竞争阶段,因此,石墨烯材料在烟草物联网行业有巨大的应用空间和发展前景。

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