纖維素被認為是地球上儲量最豐富的可再生天然多糖類(lèi)高分子，其化學(xué)結構主要由β-D-吡喃式葡萄糖單體通過(guò)1,4-β-苷鍵以C1椅式構象連接而成[1]。直徑小于100 nm的超細纖維稱(chēng)為納米纖維素，納米纖維素有纖維素納米晶 （Cellulose nanocrystals，CNCs）、纖維素納米纖絲（Cellulose nanofibrils，CNFs）和細菌納米纖維素（Bacterial cellulose，BC）三類(lèi)[2]。其中，CNFs具有良好的生物相容性、成膜性、生物降解性和化學(xué)穩定性[3]。近年來(lái)，利用納米纖維素材料制備具有優(yōu)異力學(xué)性能和阻隔性能的生物可降解包裝材料引起了國內外學(xué)者的廣泛關(guān)注。CNFs不僅可作各種材料的基體，而且還可用作增強相以制備具有優(yōu)異的力學(xué)、光學(xué)、阻隔性能和熱穩定性復合食品包裝材料[4]。例如CNFs的加入不但可以提高聚乳酸（PLA，Polylactic acid）、聚羥基脂肪酸酯（PHAs，Polyhydroxyalkanoate）復合膜的力學(xué)性能，且顯著(zhù)提高了復合膜的熱穩定性[5,6]。此外，4 wt%的CNF使韌性聚苯乙烯（TPS，Toughened polystyrene）膜的拉伸強度和彈性模量分別提高了80%和170%，同時(shí)膜的水蒸氣和氧氣阻隔性能也得到了改善[7]。

包裝材料在用于包裝食品之前通常需要進(jìn)行滅菌處理，以保證食品的品質(zhì)。目前，常用的包裝材料滅菌方法有高溫高壓滅菌、過(guò)氧化氫滅菌、環(huán)氧乙烷滅菌、等離子體滅菌和輻照滅菌[8,9]。γ射線(xiàn)輻照滅菌作為一種常見(jiàn)的輻照滅菌技術(shù)，具有穿透力強、操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、效率高等優(yōu)點(diǎn)，在食品、食品包裝材料和醫療產(chǎn)品滅菌中應用廣泛[10]。美國《聯(lián)邦法典》中也明確指出可以用不超過(guò)60 kGy的γ射線(xiàn)對未施膠的纖維素基材料進(jìn)行滅菌處理 [11]。但利用γ射線(xiàn)對包裝材料進(jìn)行滅菌時(shí)，可能會(huì )引發(fā)自由基生成、原子位移、電離和碳化等反應，從而導致聚合物降解或交聯(lián)，使包裝材料的化學(xué)結構和性能發(fā)生變化[12]。在利用60Co γ輻照稻草木質(zhì)纖維素時(shí)發(fā)現，纖維素中自由基和氧的含量隨輻照劑量的增加而增加，同時(shí)木質(zhì)纖維素分子間或分子內化學(xué)鍵斷裂，熱穩定性降低[13]。此外，用γ射線(xiàn)輻照微晶纖維素（Microcrystalline cellulose，MCC）時(shí)，發(fā)現MCC的化學(xué)結構和物理性能均發(fā)生了變化[14,15]。因而，利用γ輻照滅菌CNFs膜時(shí)，可能會(huì )對CNFs膜的結構和性能產(chǎn)生影響，從而降低包裝材料對產(chǎn)品的保護性能。因此，研究γ輻照劑量對CNFs膜結構和性能的影響是非常必要的。近年來(lái)，有關(guān)于γ輻照對TEMPO氧化CNFs/聚乙烯（Polyethylene，PE）復合膜氧氣和水蒸氣阻隔性能影響的研究[16]，但關(guān)于γ輻射對CNFs膜化學(xué)結構、機械性能、阻隔性能以及熱穩定性等綜合性能影響的研究還未見(jiàn)報導。

本文以商品化漂白蔗渣漿板為原料，采用機械研磨法制備CNFs，澆鑄法制備CNFs膜，使用60Co輻照源所發(fā)射的γ射線(xiàn)，以5、10、30和50 kGy的輻照劑量對CNFs膜進(jìn)行輻照處理。研究了不同輻照劑量下CNFs膜的表面形貌、化學(xué)結構、機械性能及阻隔性能等的變化，為γ輻照滅菌技術(shù)在纖維素基包裝材料中的應用提供理論依據。

商品化漂白蔗渣漿板（纖維素含量約為92%），廣西貴糖股份有限公司。

主要儀器：Gmbh標準漿料疏散器，德國ESTANIT公司；MKZA10-15JIV超微粉碎機，日本增幸產(chǎn)業(yè)株式會(huì )社；49-56-00-0001數字化厚度測量?jì)x，美國TMI公司；F16502掃描電子顯微鏡，荷蘭Phenom公司；5100N原子力顯微鏡，日本日立公司；60Co輻射源，廣西南翔環(huán)保有限公司；Tensor傅里葉紅外光譜分析，德國B(niǎo)ruke公司；ESCALab220i-XL型光電子能譜儀，美國Thermo Fisher Scientific公司；Ox-Tran2/21滲透儀，美國Mocon公司；TSY-T1透濕儀，中國濟南蘭光機電技術(shù)有限公司；Agilent 8453紫外可見(jiàn)分光光度計，中國安捷倫科技有限公司；Instron 3367型萬(wàn)能材料試驗機，美國Instron公司；DSA30S動(dòng)態(tài)接觸角測量?jì)x，德國Kruss公司；D/MAX 2500V X射線(xiàn)衍射儀，日本日立科學(xué)株式會(huì )社；TGA8000熱重分析儀，美國PerkinElmer公司。

采用機械研磨法制備纖維素納米纖絲[17]。首先，將蔗渣漿板撕成碎片，在室溫下浸入到去離子水中24 h，用標準漿料疏散器以5000 r/min的轉速疏解30 min，得到2.0 wt%的疏解漿。然后，用超微粉碎機以-100 μm的磨盤(pán)間距和1500 r/min的轉速對疏解漿進(jìn)行研磨，研磨10次后得到2.69 wt%的CNFs懸浮液，并將其儲存在4 ℃冰箱中待用。

用去離子水將CNFs懸浮液稀釋至0.8 wt%，用磁力攪拌器以300 r/min的轉速攪拌4 h，使其均勻分散。將分散后的CNFs懸浮液澆鑄在光滑、平整尺寸為11.6 cm×11.6 cm的方形塑料模具中，在室溫下干燥48 h，得到定量為(20 ± 1) g/m2，厚度為(15.6 ± 0.5) μm的纖維素納米纖絲膜，并保存在干燥的環(huán)境中待用。

利用60Co輻照源產(chǎn)生的γ射線(xiàn)，以5、10、30和50 kGy的劑量輻照CNFs膜，輻射條件為12 kCi、8.5 kGy/h。以不進(jìn)行輻照處理，即輻照劑量為0 kGy的CNFs膜為對照樣。

用離子濺射鍍金機對CNFs膜進(jìn)行鍍金處理，然后用掃描電子顯微鏡在5 kV工作電壓條件下對CNFs膜進(jìn)行表面形貌的觀(guān)測。用原子力顯微鏡對輻照后CNFs膜的形貌進(jìn)行觀(guān)測。原子力顯微鏡參數設置：懸臂梁彈性常數為26 N/m，掃描面積為1 μm2，掃描頻率為0.55 Hz，選擇輕敲模式。

利用傅立葉紅外光譜儀，采用衰減全反射（ATR）法進(jìn)行分析。將表面平整光滑、無(wú)污染、無(wú)損傷的CNFs膜裁切成4 cm×4 cm的正方形，并將其平整地覆在鍺晶片上，然后用傅立葉紅外光譜儀進(jìn)行掃描，掃描分辨率為4 cm-1、掃描范圍為4000 cm-1 - 400 cm-1。

用激發(fā)源為Al Kα X射線(xiàn)的光電子能譜儀對CNFs膜進(jìn)行分析。測試條件：功率300 W，基礎真空3×10 - 9 mbar，以污染碳C1s峰的電子結合能（284.8 eV）為內標校正其它元素的結合能。

用配備Cu Kα輻射源的X射線(xiàn)衍射儀對CNFs膜的結晶情況進(jìn)行測定，測試條件為：電壓40 kV、電流100 mA；掃描范圍為2θ = 5 °~45 °；掃描步長(cháng)為0.02 °，掃描速度為8 °/min，膜的結晶度指數（CI）用Segal的方法計算（式1）[18]：

CI(%)=I002−IamI002×100$CI\left(\%\right)\mathrm{}=\frac{I_{002}-I_{am}}{I_{002}}\times 100$(1)

式中：其中I 002為2θ ≈ 22.5 °處衍射峰的最大強度，I am為2θ ≈ 18 °處衍射峰的最小強度。

將樣品膜粉碎過(guò)100目篩，在65 ℃的烘箱中烘干至恒重，每次稱(chēng)取(3 ± 0.2) mg的樣品。測試條件：升溫范圍為25~600 °C，升溫速率為10 ℃/min，氮氣流速為60 mL/min。

用動(dòng)態(tài)接觸角測量?jì)x測定樣品膜的接觸角，以分析輻照劑量對CNFs膜的表面親水性的影響。將樣品裁切成50 mm×5 mm的長(cháng)條狀試樣，并固定在干凈的載玻片上，在其表面滴加2.0 μL蒸餾水（滴加速度為2.67 μL/s），待6 s后記錄樣品膜的接觸角數據。

在進(jìn)行阻隔性能的測試前，將試樣放在溫度為(23 ± 1)℃，相對濕度為50%± 2%和的條件下進(jìn)行狀態(tài)調節24 h。

氧氣透過(guò)量：根據ASTM D3985-17測試標準[19]，采用傳感器法，用滲透性?xún)x測量樣品薄膜的氧氣透過(guò)量。測試條件為溫度23 ℃± 1℃，相對濕度50% ± 2%，氧氣（99.99%）為測試氣體，總流量為20 cc/min，氮氫混合氣（H2:N2=2:98）為載氣，流量為10 cc/min，測試面積為5 cm2，測試模式為循環(huán)比較。

水蒸氣透過(guò)量：根據ASTM E96-16的測試標準[20]，采用減重法，用透濕儀進(jìn)行CNFs膜水蒸氣透過(guò)量的測定，首先將直徑為100 mm的圓形樣品放入裝有蒸餾水的透濕杯中，將透濕杯密封后放入溫度為38℃ ± 0.5 ℃和相對濕度90%± 2%的透濕腔內進(jìn)行測定。

氧氣透過(guò)量及水蒸氣透過(guò)量的測試結果用M ± SD表示（n=3），并利用IBM SPSS software（22.0，IBM，美國）進(jìn)行ANOVA分析（p < 0.05），采用鄧肯校驗。

可見(jiàn)光透過(guò)率：將樣品膜裁切成50 mm×10 mm的細長(cháng)條放置在石英比色皿中，用紫外可見(jiàn)分光光度計測量400～800 nm波長(cháng)范圍內CNFs薄膜的可見(jiàn)光透過(guò)率，以空比色皿作為參比。

根據ASTM D882-18標準進(jìn)行測試[21]。試驗前將樣品切成80 mm×10 mm的長(cháng)條形試樣，并放在23 ℃± 1 ℃和50% ± 5%的相對濕度條件下預處理24 h。用萬(wàn)能材料試驗機在相同條件下對樣品膜的拉伸強度、斷裂伸長(cháng)率和彈性模量進(jìn)行測定，夾頭初始距離為50 mm，拉伸速率為1mm/min，傳感器500 N。數據取5次測量數據的平均值, 并用M ± SD（n=5）表示。

為了探究γ輻照劑量對纖維素納米纖絲膜表面形貌和結構的影響，對樣品膜進(jìn)行了SEM分析，如圖1所示，從圖中可以看出樣品膜中的纖維素納米纖絲之間呈無(wú)序的網(wǎng)絡(luò )結構，但經(jīng)γ輻照過(guò)后的纖維素納米纖絲之間的界限模糊，這可能是因為在γ射線(xiàn)輻照的過(guò)程中有氧氣的存在，使得纖維素納米纖絲發(fā)生了氧化降解。在使用γ射線(xiàn)輻照秸稈、稻草等木質(zhì)納米纖維素的研究中，也均發(fā)現了相似的輻照致使纖維素發(fā)生氧化降解的現象[13,15]。

為了進(jìn)一步分析輻照對CNFs膜表觀(guān)形貌的影響，采用AFM對樣品膜進(jìn)行觀(guān)測，如圖2所示。從0 kGy輻照劑量AFM圖中可以清晰的看出樣品膜的CNFs為尺寸較均勻的條狀纖絲（CNFs直徑約為40 nm± 5 nm），但隨著(zhù)輻照劑量的增加，樣品膜中的CNFs開(kāi)始氧化降解，變得粗細不均，而且成面鋪開(kāi)，纖絲纖維之間排列地更加緊密，經(jīng)過(guò)輻照處理后的薄膜表面的纖維形貌發(fā)生了變化，纖細的絲狀結構被破壞，纖維束表面已經(jīng)發(fā)生了氧化降解，且隨著(zhù)輻照劑量的增加薄膜表面氧化降解的更加嚴重。這種CNFs氧化程度隨輻照劑量增加而增加的現象與SEM所觀(guān)測到的現象相似。

輻照后的CNFs膜的FTIR譜圖如圖3所示，從圖中可以看出不同輻照劑量下樣品薄膜的譜圖的形狀沒(méi)有明顯變化，所有的樣品均存在-OH的伸縮振動(dòng)峰（3347 cm-1）、-CH2中C-H的伸縮振動(dòng)吸收峰（2899 cm-1）、-OH的面內彎曲振動(dòng)吸收峰（1647 cm-1）、C-H的變形振動(dòng)吸收峰（1316 cm-1）、C-O-C的不對稱(chēng)價(jià)振動(dòng)吸收峰（1161 cm-1）、C-OH中C-O的伸縮振動(dòng)吸收峰（1057 cm-1）以及β-糖苷鍵（898 cm-1）等纖維素分子中的特征峰[22]。但3347 cm-1處-OH的伸縮振動(dòng)峰，其強度隨輻照劑量的增加大幅下降，說(shuō)明在氧氣存在的條件下，輻照可能使CNFs中的活性基團-OH發(fā)生了自由基反應，使-OH中的O-H鍵斷裂[23]。此外，2899 cm-1處對應于-CH2中C-H的伸縮振動(dòng)帶，其強度隨輻照劑量的增加而下降，這是因為CNFs在氧氣存在的條件下，經(jīng)γ輻照后，自由基引起的鏈斷裂或化學(xué)鍵的斷裂通常占據主要位置，因而可推斷-CH2在輻照過(guò)程中發(fā)生了化學(xué)鍵的斷裂反應[24]。而898 cm-1處對應于纖維素的β-糖苷鍵，其吸收峰強度幾乎沒(méi)有變化，說(shuō)明輻照僅使-OH和-CH2等基團發(fā)生了氧化反應，但CNFs的主要結構可能沒(méi)有被破壞。

為了進(jìn)一步分析輻照劑量對CNFs化學(xué)結構的組成和含量的影響，對樣品膜進(jìn)行了XPS分析，譜圖如圖4所示。由圖4（a）可以看出，所有樣品膜中均含有碳、氧兩種元素，且隨著(zhù)輻照劑量的增加，樣品膜的碳含量下降，而氧含量上升。其中未經(jīng)γ輻照處理的CNFs的初始碳含量、氧含量分別為78.51%和21.49%，當輻照劑量為50 kGy時(shí)，碳含量下降到62.12%，而氧含量上升到37.88%，這表明，在輻照過(guò)程中，CNFs發(fā)生了氧化降解反應。據Dorris和Gray的報道，在C1s的XPS譜圖中，纖維素中的碳原子可分為C1s1、C1s2、C1s3三種組合形式，分別對應于C-H/C-C（285.0 eV）、C-O（286.5 eV）、C-O-C（288.0 eV）[25]。對C1s進(jìn)行分峰處理，得到樣品膜的碳素窄譜圖，如圖4b所示。從圖中可以看出所有CNFs樣品膜中均含有C-C/C-H鍵、與-OH相連的C-O鍵以及C-O-C鍵，這與孫景強等人研究的不同結晶度纖維素的XPS結果相似[26]。從圖4（b）可以看出隨著(zhù)輻照劑量的增加，C-C/C-H鍵含量呈下降的趨勢，C-O鍵和C-O-C鍵含量呈上升趨勢。當輻照劑量為5 kGy、10 kGy、30 kGy、50 kGy時(shí)，樣品膜中C-C/C-H鍵含量依次下降了19.9%、41.2%、29.1%和40.2%，C-O-C鍵含量依次上升23%、7.6%、10.7%和6.1%。此外，γ輻照后C-O鍵的含量也呈上升趨勢，當輻照劑量為50 kGy時(shí)，樣品膜中C-O鍵的含量相較于未處理的樣品膜增加了34.9%。由上述分析可知，輻照過(guò)程并沒(méi)有改變CNFs的元素組成，但輻照會(huì )使CNFs中化學(xué)組分的含量發(fā)生變化，這說(shuō)明纖維素中的活性基團與空氣中的氧發(fā)生了氧化反應。

通過(guò)XRD分析表征CNFs的結晶度，以分析γ射線(xiàn)輻照對CNFs結構的影響，樣品的衍射圖樣和結晶度指數分別如圖5和表1所示。從圖5可知，所有樣品均在18°和22.5°反射面處顯示出兩個(gè)清晰的峰，這說(shuō)明所有樣品均屬于典型纖維素I型結構[27]，即γ射線(xiàn)輻照沒(méi)有改變CNFs的晶體結構。由表1可以看出，輻照后的CNFs的結晶度均略高于未經(jīng)輻照處理的CNFs，當輻照劑量為5 kGy、10 kGy、30 kGy、50 kGy時(shí)，CNFs的結晶度指數依次為54.5%、62.2%、61.9%、60.5%、60.5%，上述結果顯示，γ輻照改善了纖維素鏈排列的規整度，從而使得CNFs的結晶度增加，這一現象與Aisha Tanvir等人研究的γ輻照對再生纖維素膜的結晶度影響的結果相似[28]。

為了分析γ射線(xiàn)輻照對CNFs膜熱穩定性的影響，對樣品膜進(jìn)行了熱重分析，其熱重曲線(xiàn)和微商熱重曲線(xiàn)如圖6所示。從圖6（a）圖可以看出，樣品膜的降解過(guò)程主要有3個(gè)階段，第一個(gè)階段是室溫~150 ℃，此階段為纖維素中自由水和結合水的散失過(guò)程，該過(guò)程的熱失重較��；第二個(gè)過(guò)程是250~450 ℃左右，該階段為纖維素的主要降解階段，在此過(guò)程中纖維素伴隨著(zhù)最大的熱失重，第三階段是在450~600 ℃，此階段纖維素會(huì )進(jìn)一步熱分解生成少量揮發(fā)性的小分子如CO2或H2O[29]。表2顯示的不同輻照劑量CNFs膜的熱降解分解溫度的變化情況，未經(jīng)輻照處理的CNFs膜的初始分解溫度（T1）為271 ℃，最大分解速率處的溫度（T2）為337 ℃，最大分解溫度所對應的質(zhì)量損失率是50.85%；而經(jīng)5、10、30 kGy輻照處理后的CNFs膜的T1和T2相較于未處理的薄膜大概提前了4~7 ℃，質(zhì)量損失率均小于未處理的薄膜，這可能是因為γ射線(xiàn)輻照使CNFs發(fā)生了氧化降解，破壞了一部分氫鍵的結構，從而使得纖維素的熱穩定性略有降低[30]，但輻照過(guò)程對CNFs的熱穩定性沒(méi)有顯著(zhù)性影響（P＞0.05）。當輻照劑量為50 kGy時(shí)，樣品膜的T1（277 ℃）和T2（339 ℃）均略大于未處理的樣品膜，這可能是此時(shí)輻射引起的交聯(lián)反應占主導地位，從而使其熱穩定有一定程度的提升。由上述分析可知，不超過(guò)30 kGy的γ射線(xiàn)輻照處理會(huì )使CNFs膜的熱穩定性略降低，而高達50 kGy的γ輻照可能使樣品膜的熱穩定性略增加。

為了分析γ射線(xiàn)輻照對CNFs膜表面親水性能的影響，進(jìn)行了樣品膜接觸角的測定，如圖8所示。未經(jīng)輻照處理的CNFs膜呈現較低接觸角（43.1 °左右），這是由于CNFs中含有較多的-OH基團，有較強的親水性。但經(jīng)γ輻照過(guò)后的樣品膜的水接觸角增加，當γ輻照劑量為50 kGy時(shí)，樣品膜的接觸角幾乎是未輻照處理的CNFs膜的2倍（80.3 °左右），這是可能是由于γ輻照引起-OH參與氧化反應所致[31]，FTIR測試結果中3347 cm-1處-OH的伸縮振動(dòng)峰，其強度隨輻照劑量的增加大幅下降的現象，也表明-OH參與了氧化反應。因此不超過(guò)50 kGy劑量的γ射線(xiàn)會(huì )使CNFs膜的親水性降低。

包裝材料對氧氣、水蒸氣及光線(xiàn)的阻隔性能與包裝的防護性能密切相關(guān)。經(jīng)不同劑量的γ射線(xiàn)輻照后CNFs膜的氧氣和水蒸氣透過(guò)量如表3所示，隨著(zhù)輻照劑量的增加，樣品膜的氧氣和水蒸氣透過(guò)量均略有下降。XRD測試結果表明輻照后的CNFs的結晶度有所提高，因此氣體分子通過(guò)樣品膜兩側滲透路徑的彎曲程度增加，在一定時(shí)間內，樣品膜的水蒸氣和氧氣透過(guò)量略有下降，即樣品膜的氣體阻隔性能提高[32]。但SEM和AFM的觀(guān)測結果表明輻照并沒(méi)有使CNFs之間相互交織的三維立體網(wǎng)絡(luò )結構發(fā)生劇烈的改變，XRD的測試結果也表明在輻照劑量為5-50 kGy時(shí)，CNFs的結晶度最大僅增加7.7%左右，說(shuō)明輻照僅略微提高了氣體分子通過(guò)樣品膜兩側的滲透路徑的彎曲程度，因而輻照劑量對于CNFs膜的阻氣性的影響不顯著(zhù)（P＞0.05）。圖8是樣品膜可見(jiàn)光透過(guò)率的變化情況，從圖中可以看出隨輻照劑量的增加，樣品膜的可見(jiàn)光透過(guò)率總體呈下降趨勢。當輻照劑量為5 kGy、10 kGy、30 kGy和50kGy時(shí)，樣品膜的可見(jiàn)光透光率依次降低約5.3%、1.36%、0.32%和5.19%。這可能是由于γ輻照改善了纖維素鏈排列的規整度，使得CNFs膜的結晶度增加，對可見(jiàn)光的散射嚴重，從而樣品膜的可將光透過(guò)率下降[28]。由上述分析可以看出，γ射線(xiàn)輻照處理會(huì )使CNFs膜的可見(jiàn)光透過(guò)率略有降低，但對其氣體阻隔性沒(méi)有顯著(zhù)性影響，

樣品膜的機械性能如表4所示，從表中可以看出，輻照處理后的CNFs膜的拉伸強度、斷裂伸長(cháng)率均下降，而彈性模量增加，即輻照使得CNFs膜的韌性降低，而剛性增強。當輻照劑量為5 kGy時(shí)，樣品膜的拉伸強度從未處理時(shí)的104.82 MPa，降低到102.92 MPa，僅僅降低了1.8%，而彈性模量由3180 MPa增加到3474 MPa，增加了15.1%，此時(shí)CNFs膜的機械性能最優(yōu)異；隨著(zhù)輻照劑量的增加，樣品膜的拉伸強度持續下降，當輻照劑量為50 kGy時(shí)，薄膜的拉伸強度由未經(jīng)輻照處理的104.82 MPa下降到78.40 MPa，下降了約28.0%，這是由于CNFs膜在輻照過(guò)程中一些化學(xué)鍵如-OH中的O-H鍵斷裂，使單根纖維素微纖絲的拉伸強度降低，進(jìn)而使得整張CNFs膜的拉伸強度降低，FTIR和XPS的測試結果也表明了這種輻照致使CNFs中部分化學(xué)鍵斷裂的現象；而50 kGy的輻照處理使樣品膜的彈性模量由未處理的3180 MPa增加到4773 MPa，上升了約50.1%，即此時(shí)CNFs膜的剛性顯著(zhù)提升，而韌性下降，XRD的測試結果也表明，當輻照劑量為50 kGy時(shí)，樣品膜的結晶度升高了6%左右，說(shuō)明輻照使CNFs膜中各纖絲的排列更加規則有序，膜的抗變形的能力增強，從而使樣品膜的彈性模量增加。由上述分析可知輻照處理CNFs膜會(huì )使膜的韌性降低，而剛性增強，且當輻照劑量為5 kGy時(shí)，CNFs膜的機械性能所受影響最小，此時(shí)樣品膜兼具良好的剛性和韌性。

研究了不同劑量的γ射線(xiàn)輻照對CNFs膜結構和性能的影響。測試結果表明，隨著(zhù)輻照劑量的增加，CNFs的纖絲狀結構受到破壞，開(kāi)始變得粗細不均，且CNFs中的碳元素含量增加而氧元素含量下降，說(shuō)明輻照致使CNFs發(fā)生了氧化降解；此外，經(jīng)輻照處理的CNFs膜的拉伸強度下降，而彈性模量增強，即輻照使樣品膜的剛性增強而韌性下降。且當輻照劑量為5 kGy時(shí)，樣品膜的拉伸強度從未處理時(shí)的104.82 MPa降低到102.92 MPa，僅僅降低了1.8%，而彈性模量由3180 MPa增加到3474 MPa，增加了15.1%，此時(shí)CNFs膜的機械性能最優(yōu)異；阻隔性實(shí)驗結果表明，輻照對CNFs膜的阻隔性沒(méi)有顯著(zhù)性影響，但經(jīng)10 kGy γ射線(xiàn)輻照處理的CNFs膜的氧氣透過(guò)量和水蒸氣透過(guò)量相較于未輻照處理的樣品膜依次下降了約6.2%和4.1%，此時(shí)，樣品膜阻隔性能最佳；此外，γ輻照對CNFs膜的熱穩定性沒(méi)有顯著(zhù)性影響，但會(huì )使其親水性變差，結晶度增加。因此，不超過(guò)10 kGy的γ輻照CNFs膜，對其機械性能、熱穩定性，結晶度等綜合性能的影響最小。本研究的實(shí)驗結論可以為γ輻照技術(shù)在生物質(zhì)基包裝材料領(lǐng)域的應用提供一定理論依據。