作為目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料,石墨烯被稱為「黑金」,是「新材料之王」,科學家甚至預言石墨烯將「徹底改變21世紀」,極有可能掀起一場席捲全球的顛覆性新技術新產業革命。
若能利用石墨烯材料的超導電性、成本低等特性,研究開發一種新型石墨烯材料的射頻識別設備,與無線射頻技術(RFID)結合,運用到物流運行的各個環節,將切實提高工作效率,降低企業運行成本。
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菸草物聯網與基於石墨烯材料的射頻識別技術
隨著菸草行業改革發展的不斷深入,現代菸草物流的數位化、智能化水平不斷提升,菸草物流服務的質量在降低成本和構建渠道方面,存在著巨大價值。菸草企業正努力推動自身從傳統商業向現代流通轉變,這種轉變就依賴於「菸草物聯網」的全面發展。
時至今日,菸草物聯網已經有了自己的定義,即藉助射頻識別(RFID)技術、傳感技術、全球定位系統(GPS)、通訊網、網際網路等手段,實現菸草的全自動化倉儲、倉儲智能控制與實時監控、菸草產品與品牌智能追溯、菸草配送可視化,實現菸草產品從生產到消費者之間的定位、識別、跟蹤、監控和管理,使菸草生產企業、商業企業和零售店之間異地、遠程、動態全天候的智能聯網與物物通信。
其中,菸草物聯網的建設和發展的關鍵技術是射頻識別,即RFID(Radio Frequency Identification),又稱為電子標籤,這是一種通信技術,可通過無線電信號來自動識別目標對象上的標籤,並獲取相關數據。RFID技術具有高存儲量、快速掃描、穿透性強、遠距離讀取、可重複使用等優點而備受矚目。儘管RFID技術在菸草物流管理領域表現出色,該技術也面臨發展瓶頸。目前菸草行業所用RFID標籤大多由金屬鋁和銅組成,材料昂貴、製作過程複雜,且由於鋁、銅較為普通的光電性能,單次標籤掃描的件煙個數及掃描距離受限,難以進一步提高工作效率。
石墨烯礦物和石墨烯片
石墨烯是由碳原子構成的單原子層厚度的二維晶體,是目前發現的最薄、最堅硬、導電導熱性能最強的一種新型納米材料,被稱為「黑金」,是「新材料之王」。石墨烯超強的導電性和電磁頻率,使之很適合用來做超快的光電感應設備。報導稱,美國喬治亞理工學院的研究人員公布了一項研究成果:用石墨烯製作的天線非常適於利用頻率在0.1THz到10THz之間的電磁波,即「太赫茲波」的無線通信,即每秒鐘可以傳送1千億至10萬億個0或者1。這是一般金屬天線無法企及的「天文數字」。這使得石墨烯在菸草物聯網領域有著巨大的應用前景。
通過將基於石墨烯材料的RFID技術應用於菸草物流管理系統中的各個環節,可以一改傳統方式捲菸出入貨效率低、需拆散單一掃碼再打包而費時費力的現象,實現自動、超快、準確、遠距離地進行大批量捲菸信息的同時採集與關聯、商業入庫、出庫以及倉庫盤點等管理功能,達到捲菸成品物流跟蹤的目標。
因此,研究開發具有超高頻率無線通信性能的石墨烯材質的RFID標籤,同時降低產品成本,實現整車、整貨櫃捲菸的快速掃描及數據採集將大大提高菸草物流工作效率。
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基於石墨烯材料的射頻在菸草行業的應用前景
本項科技創新預將石墨烯材料用於RFID技術,研究採用石墨烯墨水或石墨烯導電油墨印製捲菸電子標籤,並開發與之配套的讀寫設備。此套設備預期有以下特點:
標籤印製成本低,石墨烯電子標籤可反覆使用,更改錄入信息,同時減少件煙使用電子標籤的數量
可遠距離超快掃碼,超高射頻實現遠距離的快速掃描和信息的瞬間錄入
超高信息容量,單個電子標籤可錄入大量捲菸信息,讀寫設備可同時讀取並錄入
石墨烯是最薄也是最強韌的材料。
若採用石墨烯材料運用到菸草物聯網的RFID設備,不僅將大大提高工作效率、降低成本,而且將是對捲菸配送模式的一次顛覆性的改革。具體可表現在以下幾個方面:
石墨烯電子標籤取代鋁、銅等價格昂貴的金屬作為原材料,使成本大幅降低。此外,石墨烯電子標籤的信息高容量可減少件煙使用電子標籤的機率,大大降低標籤製作成本。
在工業捲菸到貨入庫環節,RFID技術應用石墨烯材料,可以代替目前的件煙條碼掃碼作業和整託盤掃碼作業,實現整貨櫃入庫或者整車捲菸入庫。這樣可以大幅度降低工業捲菸企業的成本,通過替代託盤作業,還可以提高倉儲空間捲菸的利用率和商業捲菸企業的入庫作業效率,同時降低入庫作業成本,這是對工商企業捲菸交接管理是顛覆性的改革。
在倉儲捲菸管理環節,RFID技術應用石墨烯材料,工作人員在對庫存捲菸日常作業管理的同時,短時間內實現捲菸品規和數量的核對,可以大幅度縮短倉儲保管員工作時間,提高工作效率。
在分揀捲菸掃碼環節,RFID技術和二維碼標籤應用石墨烯材質,通過整貨架掃碼作業替代現在件煙掃碼出庫,當天捲菸生產總量可以在短時間實現出庫分揀作業,大幅度提高工作效率,降低物流用工成本。
在捲菸配核對作業中,二維碼標籤技術應用石墨烯材質,完全可以實現整籠車零售戶數量和品規核對,提高分揀到配送的工作效率,縮短送貨員核對捲菸品規和數量的時間。
目前,石墨烯材料在科研領域的研究較為廣泛和成熟,在各行業已經進入了實用化競爭階段,因此,石墨烯材料在菸草物聯網行業有巨大的應用空間和發展前景。
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