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自制口罩, 靠谱么?-岩拓气凝胶

自制口罩, 靠谱么?

当下,新冠肺炎疫情在全世界蔓延 。在美国,疾控中心已建议普通民众在公共场合佩戴口罩。但是,美国的N95和外科口罩储量严重不足,尚无法满足一线医护人员的需求,遑论民众。因此,民众已开始自发制作口罩。

然而,利用身边常用的材料制作的口罩靠谱么?

为解答这个问题,美国芝加哥大学Supratik Guha教授团队检测了常见纺织物制备的口罩阻隔气溶胶颗粒的性能,相关研究成果已发表在ACS Nano上。呼吸道飞沫是新型冠状病毒肺炎(COVID-19)传播的主要途径之一。呼吸道飞沫尺寸分布宽,下至100 nm,上至10 µm。其中1-10 µm颗粒一般受重力作用而无法在空气中长时间悬浮;而尺寸介于100 nm至1 nm间的小颗粒则可漂浮在空气中,形成气溶胶。由于在相对封闭的环境中长时间暴露于高浓度气溶胶有感染COVID-19的可能,因此自制口罩能否有效隔绝微小的气溶胶颗粒成为口罩有效性的关键。

自制口罩, 靠谱么?自制口罩, 靠谱么?

作者们使用了一台能产生颗粒直径为10 nm至6 µm液滴的气溶胶产生机,并通过鼓风将气溶胶颗粒吹向自制口罩。通过检测经过口罩前后气体中气溶胶颗粒的浓度评估口罩的过滤性能。实验结果表明,由一层紧密编织的棉布和两层涤纶-氨纶绸布(chiffon)制作的口罩可阻挡80-99%的气溶胶颗粒,与N95口罩性能相当(图A)。将绸布替换为天然蚕丝(natural silk)、法兰绒(Flannel)甚至是填充了涤纶棉絮的棉被(quilt)都有相似的过滤性能。

作者们指出,所研制的口罩之所以能阻隔大量气溶胶颗粒取决于使用的材料。紧密编织的棉布支撑结构,绸布表面的电荷则能通过静电排斥阻挡气溶胶颗粒。但是,口罩必须保证佩戴时和面部紧密贴合。结果表明,仅留出1%的间隔便会导致口罩过滤效率减半或更多(图B)。因此,无论是医用口罩还是自制口罩,佩戴时需保证尺寸合适,紧密贴合面部。

自制口罩, 靠谱么?

图. (A)不同口罩对各尺寸气溶胶过滤效率比较。(B)医用口罩和自制口罩在紧贴面部和与面部存在空隙时的气溶胶过滤效率比较。图源:ACS Nano。

更多实验细节请见原文:

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.0c03252 (open-access)

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