普通口罩过滤率

目前国外的疫情还没有得到有效控制，科学家基于疫情防控的一系列实验研究也在进行。最近，由美国国家标准与技术研究所(NIST)和史密森尼博物馆保护研究所的科学家组成的研究小组尝试了一种更好的方法，以测试哪种面具材料更适合减缓新冠肺炎的传播。

目前，他们的研究已经发表在ACS应用纳米材料上。湿棉口罩过滤性能提高33%。

首先，研究小组准备了织物样本，放在一个小盒子里，将空气体保持在9.9%的湿度(与人呼吸的湿度大致相同)。为了比较，研究人员在5 5%的湿度下准备了第二组样品。

当织物与湿空气体达到平衡时，研究人员将它们放在一根管道前，管道以人体呼气的速度排出空气体。其中，空气体携带盐粒，大小相当于人体呼出的液滴大小。

实验效果非常明显，如下图所示，和在正常条件下的棉织物相比（右） ， 在人呼气高湿度条件下的棉织物（左）可以过滤掉更多的盐颗粒。

实验的效果非常明显。如下图所示，与正常情况下的棉织物(右)相比，人体呼吸高湿度下的棉织物(左)可以过滤掉更多的盐粒。

研究人员通过测量空空气穿过织物前后的盐颗粒数量来计算过滤效率(衡量材料捕获颗粒能力的指标)，并通过测量空空气穿过织物两侧的气压来观察透气性。

他们分别测试了9种不同类型的棉织物，其过滤效率在潮湿条件下从12%提高到45%，平均提高33%。

同时，他们还测试了六种合成纤维，包括尼龙、聚酯和人造丝，但与棉绒布相比，无论湿度如何，它们的性能都差强人意。然而，医用口罩和N95口罩在高湿度和低湿度条件下提供了相同的过滤效率。

此外，研究人员还在测试中通过增加湿度来观察棉织物是否会变得不透气，但并没有，实际测得的透气性基本没有变化。

结果表明：在潮湿条件下，棉织物的过滤效率平均提高了33%;与棉织物相比，合成纤维的性能较差，而且它们的性能并没有随着湿度的增加而提高。

结果表明，在潮湿条件下，棉织物的过滤效率平均提高了33%。与棉织物相比，合成纤维的性能较差，其性能并不随着湿度的增加而提高。

在此之前，研究小组之前的一项研究表明，由紧密编织的棉布(如绒布)制成的双层口罩可以提高蓬松效果，具有更好的过滤效果。当时这项研究是在相对干燥的实验条件下进行的，现在已经证明即使在潮湿的条件下也有很好的过滤效果。

“棉口罩是一个不错的选择。”NIST研究科学家Christopher Zangmeister说，“这项新的研究表明，棉口罩实际上比我们想象的要好。”

“棉质面膜是个不错的选择。”NIST的科学家克里斯多佛·赞迈斯特说:“这项新研究表明，棉口罩实际上比我们想象的要好。”

棉织物的纤维结构是提高过滤效果的关键。

为什么湿棉口罩的过滤性能更好？研究人员已经揭示了原因。

他们指出棉织物是亲水的。从微观上看，通过吸收人体呼出的少量水分，大量的纤维会在棉织物内部造成一个潮湿的环境。微小颗粒通过时，也会吸收一些水分，变大，更容易被抓住和拦截。宏观来说，这意味着在潮湿的情况下，棉质口罩的过滤效率会有所提高。

相反，大部分合成纤维织物(如聚酯纤维)基本上是疏水的，也就是说这些织物不能吸水，所以在潮湿条件下过滤效率不会发生变化。

如上图所示，左右两边分别是棉绒布和聚酯纤维的扫描电镜图像(图中比例为每细胞50μm，大致相当于人的头发直径)。

棉织物纤维能够从人体的呼吸中吸收水分从而提高过滤效果，虽然潮湿的棉织物过滤性能提升很大，但它们实际上并没有吸收太多的水分。在潮湿的条件下，一个双层的棉织物口罩能够从人体的呼吸中吸收大约150毫克的水，这大约相当于一滴水的量。

棉织物可以吸收人体呼吸中的水分，提高过滤效果。虽然湿棉织物的过滤性能大大提高，但实际上并不会吸收太多水分。在潮湿的情况下，一个双层棉布口罩可以从人体呼吸中吸收大约150mg的水分，大约相当于一滴水。

但如果故意弄湿棉质口罩，比如泡水，口罩可能会变得不透气，使人体呼吸困难。对此，疾控中心指出，如果由于天气原因，绒布口罩变得非常潮湿，应及时更换。

这项研究不仅为戴口罩的人带来了有价值的信息，也为致力于改进口罩和测试其性能的研究人员提供了宝贵的经验。

本研究的重点是高仿真。通过在模拟人体呼吸湿度的条件下对这些口罩进行测试，可以更准确地反映人体佩戴口罩的真实表现。“为了了解这些材料在现实世界中的真实表现，我们需要根据现实条件对它们进行研究。”藏梅斯特说。

总而言之，坚持正确佩戴口罩是防控疫情最简单有效的方法。