在滅菌技術的廣闊天地里，輻照滅菌以其高效、無化學殘留等優勢脫穎而出，備受眾多行業青睞。從醫療領域的器械消毒，到食品行業的保鮮，輻照滅菌都發揮著重要作用。然而，并非世間所有材料都能與輻照滅菌和諧共處。一些材料在輻照的“洗禮”下，會出現性能劣化甚至徹底損壞的情況。了解哪些材料不耐受輻照，對于各行業在選擇滅菌方式以及材料應用方面，有著舉足輕重的意義。

化學結構脆弱的材料

材料的化學結構猶如其內在的“骨架”，決定了它對外界刺激的反應。有些材料，因其化學結構的特性，在輻照面前顯得異常脆弱。

聚氯乙烯（PVC）是我們生活中常見的塑料之一，被廣泛用于制造管材、塑料薄膜、人造革等產品。PVC的分子由氯乙烯單體聚合而成，分子鏈中含有氯原子。當PVC遭遇輻照時，高能射線會無情地打破氯原子與分子鏈之間的化學鍵。氯原子脫離分子鏈后，會形成氯化氫氣體逐漸逸出。這一過程不僅破壞了PVC原本有序的分子結構，還在材料內部催生大量自由基。自由基極為活潑，它們會迅速引發一系列連鎖反應，導致分子鏈斷裂或者相互交聯。原本具有良好柔韌性和強度的PVC制品，在輻照后，可能變得僵硬、脆裂，失去原有的使用性能。比如，原本柔軟可彎折的PVC塑料薄膜，輻照后可能一折就斷，完全無法再用于包裝等用途。

天然橡膠，作為一種重要的高分子材料，主要成分是聚異戊二烯。聚異戊二烯分子中的碳-碳雙鍵賦予了天然橡膠獨特的彈性，使其能夠廣泛應用于輪胎、橡膠手套、密封圈等產品中。但成也蕭何敗蕭何，正是這些碳-碳雙鍵，讓天然橡膠對輻照極為敏感。輻照過程中，射線的能量會促使碳-碳雙鍵與周圍的氧分子發生氧化反應，生成不穩定的過氧化物。過氧化物進一步分解，產生大量自由基。這些自由基會肆意攻擊天然橡膠的分子鏈，造成分子鏈的降解與交聯。原本彈性十足的橡膠手套，經過輻照后，可能會變得硬邦邦，失去彈性，無法緊密貼合手部，防護性能大打折扣。橡膠密封圈也可能因輻照而失去彈性，無法有效密封，導致泄漏等問題。

還有一些含不飽和鍵的聚合物，如聚丙烯酸酯類材料，也難以承受輻照的考驗。不飽和鍵在輻照能量的作用下，會發生加成、聚合等反應，使得材料的分子結構發生根本性改變。以聚丙烯酸酯制成的光學鏡片為例，原本鏡片具有良好的透明度和光學性能，能夠清晰地折射光線。但經過輻照后，鏡片內部的分子結構改變，可能會出現渾濁、變黃的現象，嚴重影響其光學性能，無法再滿足人們對清晰視覺的需求。

物理性質敏感的材料

除了化學結構，材料的物理性質也在其對輻照的耐受性中扮演著關鍵角色。一些具有特定物理性質的材料，在輻照環境下會出現各種問題。

低熔點材料在輻照過程中面臨著嚴峻的挑戰。許多熱塑性彈性體就屬于低熔點材料，它們的熔點一般在幾十攝氏度到一百多攝氏度之間。在輻照時，射線與材料相互作用，會將能量沉積在材料內部，導致材料溫度升高。當溫度超過其熔點時，材料就會如同受熱的蠟燭一般，開始軟化甚至熔化。比如，某些用于制作醫療器械外殼的熱塑性彈性體，在輻照滅菌過程中，由于溫度升高，可能會發生變形。原本設計精巧、尺寸精確的醫療器械外殼，可能會因為變形而無法與內部部件完美配合，影響器械的正常裝配和使用。

多孔材料同樣對輻照較為敏感。多孔材料內部擁有豐富的孔隙結構，具有較大的比表面積。這種特殊的結構使得射線更容易在孔隙內發生散射和吸收，導致能量在局部過度集中。這一現象會引發材料內部的熱效應加劇，同時化學反應也變得更加劇烈，從而對材料的結構造成破壞。以用于空氣過濾的多孔陶瓷材料為例，在輻照后，其內部的孔隙可能會被輻照產生的物質堵塞，或者孔隙壁出現破裂。這將嚴重影響多孔陶瓷的過濾性能，使其無法有效地過濾空氣中的雜質和微粒，無法滿足實際使用需求。而且，多孔材料內部通常含有氣體，在輻照作用下，這些氣體可能發生電離和化學反應，產生新的氣體或者導致材料內部壓力變化，進一步破壞材料的穩定性和性能。

具有特殊電學性能的材料，如一些電子元件中的壓電陶瓷材料，也不適宜采用輻照滅菌。壓電陶瓷材料的壓電性能，即能夠將機械能和電能相互轉換的特性，依賴于其內部規則的晶體結構和穩定的電荷分布。然而，輻照會對這種結構和分布造成嚴重干擾。輻照可能導致壓電陶瓷晶體結構中出現缺陷，電荷分布發生混亂。原本能夠精準產生電信號的壓電陶瓷元件，在輻照后，其產生的電信號可能出現偏差，無法準確地實現機械能與電能的轉換，進而無法正常工作。

含特殊成分的材料

部分材料由于含有特殊成分，在輻照時會引發一系列不良反應，使其不適合輻照滅菌。

含有金屬離子的材料在輻照下可能出現金屬離子價態變化的情況。例如，在一些材料中含有的亞鐵離子（Fe2?），輻照的高能射線會將其氧化為鐵離子（Fe3?）。這種價態的改變看似微小，卻可能引發一系列連鎖反應，對材料性能產生重大影響。在某些以含鐵離子作為催化劑的高分子材料中，鐵離子價態的變化可能導致催化反應的進程失控。原本有序進行的化學反應，可能會因為鐵離子價態的改變而加速或者減緩，甚至發生方向的改變，最終導致材料性能惡化。此外，金屬離子價態變化還可能影響材料的顏色、電學性能等。比如，含有銅離子的玻璃材料，在輻照后，銅離子價態的改變可能使玻璃的顏色發生明顯變化，從原本的透明無色變為帶有某種色調，嚴重影響其光學性能，無法再用于對光學性能要求較高的場合。

一些含有光敏劑或熱敏劑的材料也難以承受輻照。光敏劑在正常情況下相對穩定，但在輻照環境中，射線產生的高能粒子和光子會如同“催化劑”一般，激發光敏劑分子。被激發的光敏劑會引發一系列光化學反應，這些反應可能導致材料的分解、變色或者性能改變。以某些含有光敏劑的涂料為例，在輻照后，可能會出現褪色現象，原本鮮艷的顏色逐漸變淡，影響美觀。同時，涂料的附著力等性能也可能受到影響，出現脫落等問題。熱敏劑也是如此，輻照產生的熱效應可能會使熱敏劑過早觸發反應。在一些含有熱敏劑的自修復材料中，正常情況下，熱敏劑應在材料受到實際損傷且溫度達到一定閾值時才引發修復反應。但輻照產生的熱量可能使熱敏劑提前啟動修復過程，導致材料在未受到實際損傷時就發生不必要的結構變化，從而影響其正常功能的發揮。

含有生物活性成分的材料，如一些生物可降解材料中添加的酶或蛋白質等生物大分子，在輻照下更是“不堪一擊”。酶是一類具有高度特異性催化活性的蛋白質，其活性中心由特定的氨基酸殘基組成。輻照會對這些氨基酸殘基造成氧化、脫氨等反應，破壞酶的活性中心結構，使酶失去催化活性。蛋白質分子具有復雜的高級結構，包括二級結構（如α-螺旋、β-折疊）、三級結構和四級結構，這些結構決定了蛋白質的功能。輻照會破壞蛋白質分子的高級結構，使其變性，失去原有的生物活性。對于這類含有生物活性成分的材料，輻照滅菌會使其失去應有的生物功能，無法滿足實際使用需求。

結語

不能耐受輻照的材料廣泛分布于不同類型中，無論是化學結構脆弱的材料，還是物理性質敏感的材料，亦或是含有特殊成分的材料，它們在輻照面前都可能出現性能劣化甚至完全失效的情況。各行業在選擇材料和滅菌方式時，必須充分考慮材料的輻照耐受性。對于不耐受輻照的材料，應積極尋找合適的替代滅菌方法，如濕熱滅菌、環氧乙烷滅菌等。