纳米纤维增强丁腈手套的辐射防护性能比较：编织整合与表面涂层在医疗及核应用中的优劣分析

【编辑推荐】为解决电子束辐照导致防护手套性能骤降的行业难题，研究人员系统比较了纳米纤维编织整合(NFW)与表面涂层(SC)两种工艺。实验表明：NFW手套在25 kGy辐照下结晶度仅降低35%（SC为47%），拉伸强度保留率达68%（SC仅42%），为医疗灭菌和核工业提供了更优的辐射防护解决方案。

　　

在医疗灭菌和核工业领域，电子束(e-beam)辐照技术虽能高效杀灭病原体，却对防护手套造成严重损伤。现有数据显示，传统手套在25-50 kGy辐照剂量下会出现35-50%的机械强度损失和30-45%的屏障功能退化，这不仅导致年均500-750亿美元的更换成本，更威胁到放射科医师、核电站操作人员的作业安全。更棘手的是，当前纳米聚合物增强技术存在工艺路线分歧——是将纳米纤维直接编织(NFW)入基材，还是采用表面涂层(SC)处理？两种方法在辐射环境下的性能差异始终缺乏系统论证。

为破解这一技术困局，研究人员开展了一项开创性对比研究。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)等多模态分析，团队发现：NFW手套的立体编织结构犹如"纳米防弹衣"，能有效分散辐射能量，在25 kGy辐照后仅出现35%的结晶度下降（SC组达47%）；化学分析显示其硝基保留率高达61%（SC组48%），且表面裂纹面积不足SC组的1/3。力学测试更揭示NFW手套的拉伸强度保留率比SC组高出26个百分点，这种优势在所有测试剂量(10/15/25 kGy)下均具有统计学显著性(p<0.001)。

材料与方法
研究采用3组平行样本，对比NFW（含100 nm电纺聚酰胺纳米纤维）与SC手套在10/15/25 kGy电子束辐照后的性能变化。通过XRD分析晶体结构，FTIR检测官能团变化，SEM-EDS观察形貌特征，并采用万能材料试验机评估机械性能。

X射线衍射分析
NFW样本显示出独特的"双相峰"结构，其(002)晶面间距变化率比SC组低40%，表明纳米纤维网络能有效抑制辐射诱导的无序化进程。

讨论
三维编织的纳米纤维如同微观避震器，通过界面能量耗散机制减轻辐射损伤。而SC涂层因二维局限，在辐照下易发生45%面积的剥离，暴露出基材弱点。这种结构优势使NFW手套特别适合需要反复灭菌的医疗场景。

结论
该研究为辐射防护装备的工艺选择提供了决定性证据：NFW整合技术能同时满足防护效能和经济性需求，预计可使手套更换周期延长60%以上。相关成果对提升核医学、放射治疗等高风险作业的安全性具有重要指导价值，论文发表于《Applied Radiation and Isotopes》。