口罩潮濕后過濾性能提高百分之三十三

文/佚名

目前，國外的疫情尚未得到有效控制，科學(xué)家們基于疫情防控的一系列實(shí)驗(yàn)研究也在不斷進(jìn)行著。近日，由美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所（NIST）和史密森尼博物館保護(hù)研究所的科學(xué)家組成的研究小組嘗試了一種更好的方法，用來測(cè)試哪種材質(zhì)面料的口罩更適合減緩新冠病毒傳播。目前，他們的這項(xiàng)研究已經(jīng)發(fā)表在ACS Applied Nano Materials上。

實(shí)驗(yàn)測(cè)得潮濕棉口罩過濾性能提升33%

首先，研究小組準(zhǔn)備了織物樣本，將它們放在一個(gè)小盒子里，將空氣保持在99%的濕度（這與人的呼氣的濕度大致相同）。為了進(jìn)行對(duì)比，研究人員在55%的濕度下制備了第二組樣品。

當(dāng)織物與濕空氣達(dá)到平衡后，研究人員把它們放在一個(gè)管道前面，這個(gè)管道以與人體呼氣相同的速度排出空氣。其中，空氣中攜帶鹽顆粒，其大小與人體呼氣的液滴大小相當(dāng)。

實(shí)驗(yàn)效果非常明顯，和在正常條件下的棉織物相比，在人呼氣高濕度條件下的棉織物可以過濾掉更多的鹽顆粒。

研究人員通過測(cè)量穿過織物前后空氣中鹽顆粒的數(shù)量來計(jì)算過濾效率（衡量材料捕獲顆粒能力的度量），通過測(cè)量空氣通過織物兩側(cè)的氣壓來觀察透氣性。

他們分別測(cè)試了9種不同類型的棉織物，在潮濕條件下，其過濾效率從12%提高到45%，平均提高33%。

同時(shí)，他們也測(cè)試了6種合成纖維，包括尼龍、聚酯和人造絲，但與棉絨布相比，無論濕度如何，它們的性能表現(xiàn)都不盡人意。而醫(yī)用口罩和N95口罩在高濕度和低濕度條件下提供相同的過濾效率。

另外，研究人員還在測(cè)試中通過增加濕度觀測(cè)是否會(huì)令棉織物變得不透氣，然而并沒有，實(shí)際測(cè)得透氣性基本沒有變化。

結(jié)果表明：在潮濕條件下，棉織物的過濾效率平均提高了33%；與棉織物相比，合成纖維的性能較差，而且它們的性能并沒有隨著濕度的增加而提高。

在此之前，該研究小組先前曾做過的一項(xiàng)研究表明，由緊密編織的棉織物制成的雙層口罩，比如絨布，可提高絨毛起絨效果，在過濾方面效果較好。當(dāng)時(shí)這項(xiàng)研究是在相對(duì)干燥的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行的，而現(xiàn)在證明在潮濕的條件下也有很好的過濾效果。

“棉口罩是一個(gè)不錯(cuò)的選擇?！盢IST研究科學(xué)家Christopher Zangmeister說，“這項(xiàng)新的研究表明，棉口罩實(shí)際上比我們想象的要好。”

棉織物的纖維結(jié)構(gòu)是提升過濾效果的關(guān)鍵

為什么潮濕的棉口罩過濾性能會(huì)更好呢？研究人員揭示了其中的原因。他們指出，棉織物具有親水性，從微觀上來看，通過吸收人體呼出的少量水分，大量纖維就會(huì)在棉織物內(nèi)部創(chuàng)造了一個(gè)潮濕的環(huán)境，當(dāng)微小的顆粒通過時(shí)也會(huì)吸收一些水分從而體積變得更大，這使得它們更容易被捕獲攔截。從宏觀上來講，這就意味著棉口罩在潮濕的條件下過濾效率會(huì)有所提高。

與之相反的，大多數(shù)的合成織物（比如聚酯纖維）基本上都是疏水性的，這也就意味著這些織物不能吸收水分，因而在潮濕條件下的過濾效率并不會(huì)發(fā)生改變。

棉織物纖維能夠從人體的呼吸中吸收水分從而提高過濾效果，雖然潮濕的棉織物過濾性能提升很大，但它們實(shí)際上并沒有吸收太多的水分。在潮濕的條件下，一個(gè)雙層的棉織物口罩能夠從人體的呼吸中吸收大約150毫克的水，這大約相當(dāng)于一滴水的量。

但如果故意把棉口罩弄濕，比如浸水，那么口罩可能會(huì)變得不透氣，導(dǎo)致人體難以呼吸。對(duì)此，美國疾控中心指出，如果棉絨布口罩因天氣而變得非常潮濕的話應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行更換。

這項(xiàng)研究不但為戴口罩的人帶來了非常有價(jià)值的信息，同時(shí)也為致力于改進(jìn)口罩和測(cè)試口罩性能的研究人員們提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

這項(xiàng)研究至關(guān)重要的一點(diǎn)就是高仿真，通過在模擬人體呼吸濕度的條件下測(cè)試這些口罩，從而能夠更加精準(zhǔn)地反映出人體佩戴口罩的真實(shí)性能。“想要了解這些材料在現(xiàn)實(shí)世界中的真實(shí)表現(xiàn)，那么我們就需要基于在現(xiàn)實(shí)的條件下對(duì)它們進(jìn)行研究?！盳angmeister說。

總而言之，堅(jiān)持正確佩戴口罩是疫情防控最簡(jiǎn)單有效的一種方式。