自制口罩, 靠譜麼?

當下,新冠肺炎疫情在全世界蔓延 。在美國,疾控中心已建議普通民眾在公共場合佩戴口罩。但是,美國的N95和外科口罩儲量嚴重不足,尚無法滿足一線醫護人員的需求,遑論民眾。因此,民眾已開始自發制作口罩。

然而,利用身邊常用的材料制作的口罩靠譜麼?

為解答這個問題,美國芝加哥大學Supratik Guha教授團隊檢測瞭常見紡織物制備的口罩阻隔氣溶膠顆粒的性能,相關研究成果已發表在ACS Nano上。呼吸道飛沫是新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)傳播的主要途徑之一。呼吸道飛沫尺寸分佈寬,下至100 nm,上至10 µm。其中1-10 µm顆粒一般受重力作用而無法在空氣中長時間懸浮;而尺寸介於100 nm至1 nm間的小顆粒則可漂浮在空氣中,形成氣溶膠。由於在相對封閉的環境中長時間暴露於高濃度氣溶膠有感染COVID-19的可能,因此自制口罩能否有效隔絕微小的氣溶膠顆粒成為口罩有效性的關鍵。

自制口罩, 靠譜麼?自制口罩, 靠譜麼?

作者們使用瞭一臺能產生顆粒直徑為10 nm至6 µm液滴的氣溶膠產生機,並通過鼓風將氣溶膠顆粒吹向自制口罩。通過檢測經過口罩前後氣體中氣溶膠顆粒的濃度評估口罩的過濾性能。實驗結果表明,由一層緊密編織的棉佈和兩層滌綸-氨綸綢佈(chiffon)制作的口罩可阻擋80-99%的氣溶膠顆粒,與N95口罩性能相當(圖A)。將綢佈替換為天然蠶絲(natural silk)、法蘭絨(Flannel)甚至是填充瞭滌綸棉絮的棉被(quilt)都有相似的過濾性能。

作者們指出,所研制的口罩之所以能阻隔大量氣溶膠顆粒取決於使用的材料。緊密編織的棉佈支撐結構,綢佈表面的電荷則能通過靜電排斥阻擋氣溶膠顆粒。但是,口罩必須保證佩戴時和面部緊密貼合。結果表明,僅留出1%的間隔便會導致口罩過濾效率減半或更多(圖B)。因此,無論是醫用口罩還是自制口罩,佩戴時需保證尺寸合適,緊密貼合面部。

自制口罩, 靠譜麼?

圖. (A)不同口罩對各尺寸氣溶膠過濾效率比較。(B)醫用口罩和自制口罩在緊貼面部和與面部存在空隙時的氣溶膠過濾效率比較。圖源:ACS Nano。

更多實驗細節請見原文:

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

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