国家标准与技术研究所的珍妮弗·韦尔戈 研究人员观察了纱线支数、组织和织物样品的质量，如这种100%的法兰绒(放大约220倍)，这是他们测试中表现最好的之一，试图确定这些特征如何影响织物过滤颗粒的能力
上面的主要图像是由光线从下方照射到织物上形成的，揭示了医用口罩常见的网状结构
由反射(直射)光制成的较小的图像揭示了在正常条件下，织物在肉眼看来的样子
学分:国家标准与技术研究所 研究人员完成了一项新的研究，研究各种天然和合成纤维过滤与导致新冠肺炎的病毒大小相似的颗粒的效果如何
在测试的32种布料中，五种最有效阻挡颗粒的布料中有三种是100%棉的，并且具有明显凸起的纤维或绒毛，例如在法兰绒上发现的
表现最差的五个中有四个是合成材料
测试还表明，多层织物可以进一步提高棉花的有效性
没有一种材料接近N95口罩的效率
虽然样本量相对较小，但研究人员注意到，紧密的机织物通常比针织物和松散的机织物过滤效果更好
具有许多凸起纤维的100%纯棉织物似乎比没有这种特征的棉织物过滤得更好
凸起的纤维通常形成类似于医用口罩的网状结构
美国国家标准与技术研究所(NIST)的三名研究人员——克里斯托弗·赞格迈斯特、詹姆斯·拉德尼和杰米·韦弗——与史密森学会博物馆保护研究所的爱德华·维森齐合作，对材料进行评估，并确定它们过滤颗粒的能力和透气性
他们的研究结果发表在《美国化学学会纳米》杂志上
美国
S
疾病控制和预防中心(疾控中心)建议人们在难以保持社交距离的公共场合佩戴布面罩，主要是为了防止一个不知道自己被感染的人传播病毒
导致新冠肺炎的病毒主要通过呼吸道飞沫传播，飞沫是在人打喷嚏、咳嗽甚至说话时排出的
然而，一些研究还表明，病毒可以通过小得多的气溶胶传播——小于人类头发宽度的1/100——这些气溶胶也会被排出，它们在空气中停留的时间比飞沫长得多
赞格迈斯特说:“事实证明，如果你使用多层布料和贴身的面罩，现成的材料可以起到一定的保护作用。”
“但没有一款比N95口罩更好
" 该项目测量了一种常见的方法来确定一种材料捕捉颗粒的能力，称为过滤效率
赞格迈斯特和拉德尼是测量气溶胶的专家，他们建立了一个相对简单的实验，依靠极其灵敏的设备来测量和计算气溶胶粒子
实验使用的是织物样本，而不是完整的面具
赞格迈斯特说:“基本上，我们取一块材料样本，让一股已知大小的粒子流在上面流动。”
“我们计算空气穿过织物前后的微粒数量
这告诉我们这种材料捕捉粒子的效率有多高
" 研究小组没有使用非典病毒的真实(也是危险的)样本，而是使用了食盐或氯化钠，这是美国疾病预防控制中心国家职业安全与健康研究所(NIOSH)推荐的病毒粒子替代品，该研究所为N95和其他口罩制定了测试标准
实验中使用的气流速度也来自NIOSH测试建议
研究人员用50至825纳米的颗粒测试了每种材料，以绘制其相对性能
这种100%聚酯织物与其他31种布料一起进行测试，以确定过滤效率，并被发现是两种合成样品之一，在所有测试织物中排名前五
为了帮助研究人员看到更多的细节，原始图像被转换成双色图像，黄色表示织物的较薄或开放区域，蓝色表示织物的较厚区域
学分:国家标准与技术研究所 与此同时，具有纺织品背景的材料化学家韦弗和显微镜专家维森齐研究了每块织物，以确定其纱线支数、组织和质量，希望在这些特征和织物过滤颗粒的能力之间建立联系
非典病毒颗粒的直径约为110纳米
N95口罩经过严格测试，以确保它们阻挡至少95%的颗粒在这个尺寸范围内
一个HEPA(高效微粒空气)过滤器，比如你可能在空气净化器中发现的99块
97%的颗粒尺寸约为300纳米，更高百分比的更小颗粒
在NIST研究中测试的织物中，性能最好的单层织物阻挡了病毒大小范围内20%的颗粒
赞格迈斯特和拉德尼在马里兰州盖瑟斯堡的NIST大学进行气溶胶实验时，韦弗和维森齐能够在他们从3月中旬开始工作的家里进行成像工作
韦弗说:“我们有意使用廉价的数字显微镜和免费软件在家里做我们的研究。”
“这样做的一个动机是开发成像方法，使公民科学家能够以相对较低的启动成本更好地研究织物
" 除了面料之外，研究小组还研究了包括HEPA过滤网、N95口罩、外科口罩甚至咖啡过滤网在内的材料，作为对比，这些材料被建议用于自制的面部覆盖物
研究小组还测试了织物组合(一层棉和一层合成纤维)，没有显示出增强的效果
通过结合成像和气溶胶测量，研究小组发现，一些过滤最多颗粒的织物也是最难呼吸的，一些甚至不符合透气性的健康和安全建议
韦弗说:“纹理被证明是一个更有用的观察参数，因为我们发现大多数棉线凸起的织物过滤效果最好。”
“我们的发现表明，织物过滤颗粒的能力是基于材料类型、纤维和编织结构以及纱线支数之间的复杂相互作用
" 这项研究增加了关于织物和过滤的知识，可追溯到1918年流感大流行，当时全球约有20至50亿人死于流感，这促使人们首次对织物口罩及其抗病毒潜力进行研究
它也支持后续的研究，即滤布过滤器不适合医疗保健环境
但是尽管几十年来一直在研究这个课题，研究小组发现缺乏标准的测试方法和广泛的测试材料使得很难直接比较以前发表的研究结果
他们希望他们的工作能提供一种快速筛选材料的方法
“当我们开始这个项目的时候，我们不知道答案，”赞格迈斯特说
“但底线是，这些面料都不如N95口罩好
不过，布面覆盖物可以帮助减缓冠状病毒的传播
我们希望这项研究将有助于制造商和手工业者确定最适合这项工作的面料，并作为进一步研究的基础
" 该团队计划在不久的将来开始对一组新材料进行另一轮测试
韦弗和维森兹已经升级了他们的成像硬件，并计划为下一轮面料采用更复杂的纹理分析
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