美国国家标准与技术研究所里奇出版社 绒布(左)和聚酯纤维(右)的扫描电子显微镜图像
棉纤维从呼吸中吸收水分，从而增加过滤
图像比例尺的每一部分都是50微米，或者说百万分之一米——大致相当于一根头发的宽度
信用:E
P
文森特/史密森尼博物馆保护研究所和NIST 研究人员想出了一个更好的方法来测试哪种面料最适合用于口罩，以减缓新冠肺炎病毒的传播
通过在模拟人呼吸湿度的条件下测试这些织物，研究人员获得了更准确地反映活人呼吸时织物性能的测量值
新的测量显示，在潮湿的条件下，棉织物的过滤效率(衡量材料捕捉颗粒的能力)平均提高了33%
相对于棉，合成纤维的性能较差，并且其性能不会随着湿度而提高
医用口罩的材料也没有随着湿度的增加而改善，尽管其性能与棉花大致相当
这项由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进行的研究发表在《美国化学学会应用纳米材料》杂志上
同一个研究小组的早期研究表明，双层口罩由紧密编织的棉布制成，带有凸起的绒毛，如法兰绒，在过滤呼吸方面特别有效
这项研究是在实验室相对干燥的条件下进行的，它的主要发现仍然有效
“棉织物仍然是一个很好的选择，”NIST研究科学家克里斯多佛·赞格迈斯特说
“但这项新研究表明，棉布在口罩上的表现实际上比我们想象的要好
" 研究人员还测试了湿度是否会使织物更难透气，并发现透气性没有变化
疾病控制和预防中心建议人们戴口罩来减缓新冠肺炎病毒的传播
如果佩戴正确，这些口罩可以过滤掉感染者呼出的充满病毒的飞沫，并通过过滤进入的空气为佩戴者提供一些保护
这项研究是由NIST和其他组织进行的几项研究之一，这些研究为旨在减缓新冠肺炎病毒传播的第一批织物口罩标准做出了贡献
这些标准最近由标准制定组织——美国材料试验学会国际发布
暴露在人呼出的典型高湿度环境中的棉布样本(左)比未暴露在高湿度环境中的棉布样本(右)过滤掉更多的水滴
信用:NIST 棉织物的过滤效率在潮湿条件下会增加，因为棉是亲水的，这意味着它喜欢水
通过吸收人体呼吸中的少量水分，棉纤维在织物内部创造了一个潮湿的环境
当微观粒子通过时，它们吸收一些水分并变得更大，这使得它们更有可能被捕获
另一方面，大多数合成纤维是疏水的，这意味着它们不喜欢水
这些织物不吸收水分，在潮湿的条件下，它们的过滤效率不会改变
在这项研究中，研究小组测试的是织物样本，而不是真正的面具
首先，他们准备了双层织物样本，将它们放在一个小盒子里，空气保持在99%的湿度——大致相当于一个人呼出的空气
为了比较，在55%湿度下制备第二组样品
在织物与加湿空气达到平衡后，研究人员将它们放在一根管道前，管道以与呼出气体大致相同的速度排放空气
空气中携带的盐颗粒大小不一，这是一个人在呼吸、说话和咳嗽时呼出的典型水滴
这种盐粒法是由美国疾病预防控制中心的国家职业安全与健康研究所(NIOSH)推荐的，用于测量口罩制造材料的过滤性能
研究人员通过测量空气穿过织物前后的颗粒数量来计算过滤效率
他们通过测量空气通过织物时织物两侧的气压来测量透气性
研究人员测试了九种不同类型的绒布，在潮湿的条件下，它们的过滤效率从12%提高到45%，平均提高了33%
他们测试了六种合成纤维，包括尼龙、聚酯和人造纤维
无论湿度如何，与棉质法兰绒相比，它们的表现都很差
医用口罩和N95口罩在高湿度和低湿度条件下都具有相同的过滤效率
虽然棉法兰绒的性能变化很大，但它们实际上并不吸水
在潮湿的条件下，双层法兰绒口罩从人体呼吸中吸收大约150毫克的水分，相当于一两滴
如果织物口罩真的以其他方式弄湿了，它们可能会变得难以呼吸，疾病预防控制中心建议人们不要在游泳等活动中佩戴
如果口罩因天气原因变湿，应该更换
虽然这项研究为戴口罩的人提供了有用的信息，但它也为致力于改进口罩和测量其性能的科学家提供了经验
“为了理解这些材料在现实世界中的表现，”赞格迈斯特说，“我们需要在现实条件下研究它们
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
