佚名

目前，國(guó)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(guó)國(guó)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(lái)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(guò)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(guò)濾掉更多的鹽顆粒。

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

他們分別測(cè)試了9種不同類(lèi)型的棉織物，在潮濕條件下， 其過(guò)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(wú)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(guò)濾效率。

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

結(jié)果表明：在潮濕條件下，棉織物的過(guò)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(méi)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(guò)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(guò)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(guò)濾效果。

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

棉織物的纖維結(jié)構(gòu)是

提升過(guò)濾效果的關(guān)鍵

為什么潮濕的棉口罩過(guò)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(lái)看，通過(guò)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(guò)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(lái)講，這就意味著棉口罩在潮濕的條件下過(guò)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(guò)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(guò)濾效果，雖然潮濕的棉織物過(guò)濾性能提升很大，但它們實(shí)際上并沒(méi)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(guó)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(huà)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(lái)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(guò)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?！跋胍私膺@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(shuō)。

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。