Homemade masks made of silk and cotton may boost protection

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在第19次流行性感冒爆发后,美国疾病控制与预防中心建议人们在公共场合戴口罩。由于N95和外科口罩稀缺,应该留给医护人员使用,许多人正在用织物制作自己的口罩。现在,芝加哥大学(University of Chicago)和阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)的研究人员在《ACS Nano》杂志上发表的一项初步研究表明,用棉线密度高的棉花与天然丝织物或薄纱织物制成的口罩结合使用,如果合适的话,可以有效过滤掉气溶胶颗粒。

芝加哥大学普利兹克分子工程学院的教授、阿贡大学的科学家Supratik Guha说:“人们对自制的布口罩有极大的兴趣和需求,但我们发现关于各种织物作为口罩过滤器的效果如何的数据很少。”“根据这些结果,普通面料的过滤效果可能非常好,但只有当衣服非常贴近你的脸时,佩戴者才能得到最大程度的保护。”

covid19被认为主要通过感染者咳嗽、打喷嚏、说话或呼吸时产生的飞沫传播。古哈和他的同事们想要研究普通织物的过滤能力,无论是单独使用还是组合使用,都能过滤出与呼吸飞沫大小相似的气溶胶。因此,古哈与他的同事很快建立了一个实验装置,以测试在织物和零售商店可以买到的织物的组合。

实验是在两个由一根管子连接的有机玻璃盒子里进行的。在一个房间里,研究小组制造了一团粒子,把它们吹向管子,管子上覆盖着不同的布料组合。麦克·施默特(Mike Schmoldt)和格雷格·莫斯(Greg Moss)是阿尔贡的环境安全专家,专门从事呼吸器测试和气溶胶粒子的影响。他们使用实验室级别的科学仪器,测量了穿过织物前后室内空气粒子的数量和大小。

根据他们的研究结果,一层紧密编织的棉布,加上两层以聚酯纤维为基础的雪纺——一种经常用于晚装的透明织物——过滤掉了大部分的气溶胶颗粒(根据颗粒大小,80%到99%)。用天然丝或涤棉法兰绒代替雪纺,或简单地用棉被与棉涤纶棉絮混合,也会产生类似的效果。

虽然这项研究并没有试图复制真实世界的情况,但研究结果是一个有用的指南。研究人员指出,密织织物,如棉花,可以作为一个机械屏障的粒子;而带有静电的织物,如某些类型的雪纺和天然丝,则可作为静电屏障。静电效应的作用是吸进和保持最小的颗粒,否则这些颗粒可能会从棉花上的孔中滑出。这是N95掩码构造的关键。

然而,Guha补充说,即使是一个很小的间隙也会使所有口罩的过滤效率降低一半甚至更多,这就强调了一个合适的口罩的重要性。


表现不佳的面料包括标准的涤纶和弹性纤维,它们的组织更加开放。古哈说,一般来说,织法更紧密的织物(纱线之间的间隙更小)效果更好。

“这是我在自制面具上看到的首批系统数据。了解不同类型的织物的性能非常有帮助,”芝加哥大学医学感染预防和控制执行医学主任Emily Landon说。“我还惊喜地发现,一些自制口罩在合适的条件下效果非常好。”

兰登指出,在公共场所戴自制口罩的建议主要是为了保护他人不受自己呼吸道飞沫的侵害,而普遍采用这一建议将会使每个人都更安全。

在这种情况下,有面具总比没有好。

阿贡国家实验室的Abhiteja Konda是这项研究的第一作者。其他的作者是阿贡的阿比纳夫·普拉卡什以及普利兹克分子工程学院的研究生格雷戈里·格兰特。该团队使用了美国能源部阿贡国家实验室的纳米材料用户设施中心。

引文:“用于呼吸面罩的普通织物的气溶胶过滤效率。Konda等人,ACS Nano, 2020年4月24日。https://doi.org/10.1021/acsnano.0c03252

经费:部分由美国国防部万内瓦尔·布什奖学金资助

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.uchicago.edu/story/homemade-masks-made-silk-and-cotton-may-boost-protection

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