[上图]来源:视觉效果；Unsplash
在世界各地新型冠状病毒肺炎流行病肆虐。
SARS-CoV-2病毒并没有神奇地消失，随着许多地方的病例再次上升，这种关闭和居家令的新现实似乎会持续比我们大多数人最初预期的长得多。
考虑到这一点，我最近在网上买了可重复使用的布口罩，当我必须在公共场合外出时，我可以戴上疾病控制与预防中心的指导意见中．
在网上购买口罩时，可选择的种类很多，有各种颜色、图案、形状、尺寸和材料可供选择(据报道，甚至还有一些口罩是用什么制成的)玻璃）.
说到实用的口罩，黄金标准是N95，之所以这样命名，是因为它的非织造聚丙烯纤维可以过滤掉我们呼吸的空气中95%的空气污染物，包括病毒。
是什么让N95口罩如此有效?是什么让它们如此有效原本是革命性的最重要的是它们有多合身——舒适到足以过滤你呼吸的几乎所有空气——还有它们穿起来有多透气。外科口罩通常由相同的材料制成，但不太贴合，所以它们通常不如N95口罩有效。
这种材料的非织造聚丙烯纤维形成了一个纠缠的网，即使是微小的颗粒也能有效地捕获，这种特性被称为过滤效率，但它含有足够大的毛孔，让佩戴者可以轻松呼吸。
透气系数是由压降，这是有效口罩的另一个重要考虑因素。如果呼吸在口罩材料的两侧产生较大的压力差，则会产生较大的压降，呼吸就会更加困难。
但由于N95口罩是为医务人员保留的，目前的指南表明，像我这样的普通公众应该戴布制口罩。
所以，回到我的网上购物——尽管有这么多个人、公司和企业提供口罩销售，但我注意到，这些产品中有很大一部分很少或根本没有提供关于它们是由什么材料制成的、包含多少层或其他信息重要的因素来帮助我确定口罩是否有效，戴起来是否舒适。
许多网站都在销售由轻质棉质材料制成的口罩，这种口罩虽然非常透气，但过滤效率相对较低。它们聊胜于无，但研究似乎表明，它们只是堵塞20%的小颗粒(这里的研究结果差别很大，取决于材料的类型、厚度和测试程序)。
研究表明，材料是一个重要的考虑因素对于一个有效的面具因为并不是所有的材料在这两种测量方法中都是一样的——高过滤效率材料的小孔径通常意味着它们有高的压降，因此很难呼吸通过。
因此，过滤效率和压降的最佳组合使口罩有效和舒适。所以我很兴奋能找到研究发表在纳米快报将在6月初提供一系列常见材料性能的更完整数据。
研究人员使用用于认证N95口罩的测试方案的改进版本*，比较了一系列家用材料的性能，包括合成和天然棉、尼龙、聚酯、丝绸和纸(纤维素)，与非织造聚丙烯(N95材料和外科口罩)进行了比较。
*研究人员使用NIOSH方案测量了中位直径为0.075±0.02 μm的雾化盐(NaCl)颗粒，SARS-CoV-2病毒的尺寸约为0.120 μm，但可能被吸入的含有病毒的雾化颗粒更大．
研究小组测量了各种材料的过滤效率和压降，并将这些指标组合成一种称为过滤质量因子的指标，这是一种评分系统，用于评估每种材料作为口罩的效率和透气性。
该团队相对严格的测试标准表明，与N95口罩相比，几乎所有测试材料的效率都低得惊人。即使是来自两家不同制造商的外科口罩，得分也相对较低。
| 材料 | 初始过滤效率 | 初始压降(Pa) | 滤芯质量因子(k/Pa) |
| 熔喷聚丙烯(N95) | 95.94% | 9.0 | 162.7 |
| 熔喷聚丙烯(医用口罩1) | 33.06% | 34.3 | 5．0 |
| 熔喷聚丙烯(医用口罩2) | 18.81% | 16.3 | 5.5 |
| 聚丙烯纺粘型织物 | 6.15% | 1.6 | 16.9 |
| 棉、枕套 | 5.04% | 4．5 | 5.4 |
| 棉、t恤 | 21.62% | 14.5 | 7.4 |
| 棉花、毛衣 | 25.88% | 17.0 | 7.6 |
| 涤纶婴儿包 | 17.50% | 12.3 | 6.8 |
| 丝绸餐巾 | 4.77% | 7.3 | 2.8 |
| 尼龙运动裤 | 23.33% | 244.0 | 0.4 |
| 纸巾 | 10.41% | 11.0 | 4.３ |
| 纸 | 20.2% | 19.0 | 5.1 |
| 拷贝纸 | 99.85% | 1883.6 | 1．5 |
尽管测试的大多数材料都无法与N95口罩的过滤质量相比——例外是复印纸，尽管它的效率很高，但它的压降却非常高，而且它在呼吸造成的潮湿环境中也不能很好地保持住——结果表明，许多常见的家用材料都可以制成与外科口罩一样高效(如果不是更高效的话)的口罩。
当你自己制作口罩时，将多种不同的材料叠放在一起可能是最有效的解决方案。
“棉、聚酯和聚丙烯多层结构可以达到甚至超过一些医用口罩中使用的材料的效率，”作者在报告中写道纸．“然而，除了流体阻力和呼吸下的性能外，还需要考虑材料的确切层数、基重和纱线数。”
(另一个纸刚刚被接受ACS Nano提供更多关于不同材料的数据，并测试了32种不同的面料。)
值得注意的是，该团队使用家庭常用的纺粘聚丙烯织物的过滤质量系数最高，仅次于N95口罩。作者写道:“虽然不像棉花那么常见，但聚丙烯纺粘剂是一种廉价的材料，可以在业余织物商店、一些可重复使用的袋子、床垫套、卫生用品和一次性工作服中找到。”
这种材料是用于制造N95和外科口罩的同一家族的材料，尽管N95和外科口罩中的材料不是纺胶，而是纺胶meltblown，这一制造差异导致纤维更细且不连续。
有趣的是，研究还表明，用乳胶手套简单地摩擦纺粘聚丙烯材料30秒，就能在材料表面产生足够的静电荷摩擦电效应这与在头上摩擦气球会让你的头发竖起来的原因是一样的——基本上是将这种材料的过滤效率提高一倍，持续约一个小时。
然而，从表面上看，这一发现并不完全出乎意料负责是N95口罩如此有效的另一个已知原因。
尽管这项研究的数据显示，这些不同的家用材料的整体过滤效率相对较低，但我不得不想象，这在一定程度上是由于它们严格的测试标准所设定的高标准(尽管研究披露的信息确实表明，几位作者通过与一家名为4C航空公司)。
这里需要注意的是，报告的过滤器效率和其他掩模测量值因研究而异，这取决于测试方案和其他因素。但尽管有这种变化，它似乎是使用一种编织紧密的织物(把它举到光线下，你能看到的光线越多，穿过织物的颗粒就越多)，并结合多种不同的材料，再加上嘴巴和鼻子周围的舒适贴合，就能制成一个足够有效的口罩。
(东北大学一直在做自己的综合掩码测试-看到他们相对广泛的结果面具类型的范围在这里)。
所以，我似乎可以在家里用多种可用材料制作口罩，比如一个可重复使用的购物袋，一层坚固的棉布，也许还有一个内部折叠的面巾纸过滤器，它们的效果和标准的外科口罩一样好——所以我放弃了网上购物车，自己制作口罩。
该论文发表于纳米快报，是"家用布面材料的选择及摩擦充电提高过滤效率(DOI: 10.1021/acs.nanolet .0c02211)。