【科普論壇】 棉布口罩防病毒，效果不輸N95（三）

來源：《返樸》（微信ID：fanpu2019）

原創 小葉  

導語：

防不勝防的新冠病毒變異株仍然威脅著人類世界，我們不得不繼續堅持“防護三件套”：佩戴口罩、保持社交距離和注意個人衛生。

在國內，佩戴口罩已成為多數人的日常生活習慣。目前市面上口罩種類繁多，供應充足，一次性防護口罩、防霧霾N90、N95口罩、可水洗重複使用的口罩等等。但在疫情初期，曾有一段時間全球口罩供不應求。那時，有一群科學家，他們想出辦法自製口罩，同時還找到了可有效抵擋新冠病毒顆粒的最佳面料。

（续上期）

那麼，N95口罩是怎麼做的呢？N95口罩的原型來自於1958年美國時尚編輯Sara Little Turnbull的女性內衣罩杯設計思路，經過不斷改造，最終成型的口罩可以阻擋95%與新冠病毒顆粒大小相當的氣溶膠。一般來說，單個病毒顆粒直徑約為110納米，但據Zangmeister的記錄，新冠肺炎患者呼氣中的病毒團包裹在蛋白質和鹽分內，直徑最大可達一兩微米。工業上製作N95口罩時，會使用熔融吹塑擠壓法（melt-blowing extrusion），讓N95的塑膠纖維變形，如此一來，厚度不一的纖維束混合在一起，形成不同形狀及紋理，這一雜亂的混合織裡讓氣溶膠無法通過口罩。

Vicenzi團隊的結構成像揭示了布口罩不遜於N95口罩的防病毒顆粒機制。像法蘭絨這種常見的布料，內部結構介於N95和滌綸之間。儘管其纖維是按照一定模式編織起來的，但仍然非常不規則。這是因為在法蘭絨的編織過程中，纖維束會從表面凸起，形成所謂的“絨毛”。研究人員推測，這種毛絨絨的表面不僅給布料提供了柔軟的觸感，還能像N95口罩一樣捕獲更多的氣溶膠顆粒。Vicenzi表示：“法蘭絨就是紡織界的N95。”

2021年3月8日，團隊的第二篇文章發表在ACS Applied Nano Materials（《ACS 應用納米材料》）期刊上[2]，進一步揭示了棉布口罩的另一優勢：濕度加強口罩保護效力。

他們模擬了人呼吸時的高濕度環境，發現包含新冠病毒的飛沫來襲時，親水性布料（如純棉布料）的過濾效果會增強。原理比較容易理解：我們呼氣的濕度為100%，棉布口罩又具有吸水性，纖維吸水後大幅膨脹增粗，使微小的內部空間更為狹小，氣溶膠愈發難以穿過口罩進入鼻腔。

與此相比，N95口罩採用的合成塑膠纖維則是疏水的，我們呼出的水汽會凝結在口罩內側表面。Vicenzi打了個比方：“……就像嗡嗡飛的昆蟲撞上了捕蠅網，一接觸網的表面就被牢牢困住。”同理，在棉口罩內部極為潮濕的環境中，氣溶膠顆粒因吸水而變大，最終而困陷於狹小的空間中。

不過，這並不表示佩戴口罩前需要用水浸泡一下，而是說如果你一直佩戴棉布口罩，隨著時間延長，口罩內濕潤的過濾層會增強病毒防護效果。

《返朴》：科学家领航的好科普