【科普論壇】 棉布口罩防病毒，效果不輸N95（二）

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。

（續上期）

布口罩製作過程簡單，但要找到防護效果優良的口罩面料並不容易。這也是四人小組研究的重點，他們閱讀了不少1918年大流感時期與口罩相關的文章。事實上，也正是1918年大流感的暴發，讓口罩從外科醫學專用器械走入大眾生活。

居家令讓Vicenzi和Weaver遠離了實驗室先進的設備。不過，既然DIY口罩難不倒他們，DIY實驗室自然也不在話下。他們從沃爾瑪超市以每台不到30美元的價格買到了一批簡易顯微鏡。Vicenzi又在網上找到了高解析度顯微鏡，可清楚看到布料纖維的細節特徵，精度高達2μm。後來團隊發表的文章中，不少高清精美的纖維結構微觀圖正是出自Vicenzi之手。  

另外，Vicenzi還動手將啤酒冷卻器改造成簡易加濕器，用膠帶將布料固定在上面。所有這些簡易的實驗設備説明兩位元科學家觀察並檢測各種布料樣本的屬性：孔隙率、織物經緯密度、織物線厚度和成分等，從而揭示布料如何抵禦小小的病毒顆粒。

與他倆相比，Radney和Zangmeister要幸運得多，他們獲得特殊許可，可以在疫情期間去實驗室工作。那段時間，倆人不斷往返於Weaver和Vicenzi兩人的家，給居家科學家帶去一包包布料樣本。在單位實驗室裡，他們以氯化鈉類比新冠病毒，用“神奇噴射瓶”發射不同尺寸的小顆粒或者氣溶膠，直徑從50納米到825納米不等，觀察這些顆粒穿透封閉試管中布料的情況，測量布料兩面顆粒數量的比例，從而判斷每一種布料的過濾效果。

很快到了2020年6月，4人小組的成果迅速發表在ACS Nano（《ACS 納米》）期刊上[1]，掀起了不小的關注熱潮。據統計，這篇文章上線之後，迄今流覽量已超過了6.4萬次，成為該期刊2020年的頭條文章。

根據論文描述，這四位科學家選擇了32種布料，測量了它們的過濾效率（Filtration efficiency）、壓差（differential pressure）、品質因數（quality factor）和結構參數（construction parameters）。同時還與外科手術口罩和N95口罩所使用的7種聚丙烯纖維過濾材料做了對比。結果發現，100%棉法蘭絨的病毒顆粒抵禦效果表現最佳，且不亞於N95口罩，緊接其後的是機織合成纖維。如果在法蘭絨的基礎上再添加一至兩層過濾層，諸如HEPA（high efficiency particulate air filter）過濾網、咖啡濾布或者其他可捕獲微小氣溶膠顆粒的材料，口罩的防禦能力則更上一層樓。

《返朴》：科学家领航的好科普