口罩潮濕后過濾性能提高百分之三十三

目前，國外的疫情尚未得到有效控制，科學家們基于疫情防控的一系列實驗研究也在不斷進行著。近日，由美國國家標準技術研究所（NIST）和史密森尼博物館保護研究所的科學家組成的研究小組嘗試了一種更好的方法，用來測試哪種材質面料的口罩更適合減緩新冠病毒傳播。

目前，他們的這項研究已經發表在ACS Applied Nano Materials上。

實驗測得潮濕棉口罩過濾性能提升33%

首先，研究小組準備了織物樣本，將它們放在一個小盒子里，將空氣保持在9 9 %的濕度（這與人的呼氣的濕度大致相同）。為了進行對比，研究人員在5 5 %的濕度下制備了第二組樣品。

當織物與濕空氣達到平衡后，研究人員把它們放在一個管道前面，這個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。

實驗效果非常明顯，如下圖所示，和在正常條件下的棉織物相比（右） ， 在人呼氣高濕度條件下的棉織物（左）可以過濾掉更多的鹽顆粒。

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

他們分別測試了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，他們也測試了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，它們的性能表現都不盡人意。而醫用口罩和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，研究人員還在測試中通過增加濕度觀測是否會令棉織物變得不透氣，然而并沒有，實際測得透氣性基本沒有變化。

結果表明：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。當時這項研究是在相對干燥的實驗條件下進行的，而現在證明在潮濕的條件下也有很好的過濾效果。

“棉口罩是一個不錯的選擇?！盢IST研究科學家Christopher Zangmeister說，“這項新的研究表明，棉口罩實際上比我們想象的要好?！?p>

棉織物的纖維結構是提升過濾效果的關鍵

為什么潮濕的棉口罩過濾性能會更好呢？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，大量纖維就會在棉織物內部創造了一個潮濕的環境， 當微小的顆粒通過時也會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有所提高。

與之相反的，大多數的合成織物（ 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發生改變。

上圖所示，左右兩側分別是棉絨布和聚酯纖維的掃描電子顯微鏡圖像（圖中比例尺每一小格為50μm，大致相當于人頭發絲的直徑）。

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，但它們實際上并沒有吸收太多的水分。在潮濕的條件下，一個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，那么口罩可能會變得不透氣，導致人體難以呼吸。對此，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當及時進行更換。

這項研究不但為戴口罩的人帶來了非常有價值的信息，同時也為致力于改進口罩和測試口罩性能的研究人員們提供了寶貴的經驗。

這項研究至關重要的一點就是高仿真，通過在模擬人體呼吸濕度的條件下測試這些口罩，從而能夠更加精準地反映出人體佩戴口罩的真實性能?！跋胍私膺@些材料在現實世界中的真實表現，那么我們就需要基于在現實的條件下對它們進行研究?！盳angmeister說。

總而言之，堅持正確佩戴口罩是疫情防控最簡單有效的一種方式。