自制COVID - 19口罩?研究解释了最佳面料的选择

卫生当局认为，COVID-19是通过呼吸道飞沫传播的，美国疾病控制与预防中心(Centers for Disease Control and Prevention)建议在公共场所使用自制的布面罩。从今天开始，伊利诺斯州加入了其他州的行列，要求人们外出时佩戴口罩。然而，口罩在减少呼出飞沫方面的最初不确定性，使得一些人对其在当前COVID-19大流行期间的有效性不确定或持怀疑态度。机械科学与工程教授Taher Saif与新闻社物理科学编辑Lois Yoksoulian谈论了他和他的研究生Onur Aydin和Bashar Emon进行的一项研究，研究的是用于自制口罩的普通家用织物的有效性。

从身体上讲，说话和呼吸时产生的飞沫和咳嗽或打喷嚏时产生的飞沫是一样的吗?

的滴打喷嚏和咳嗽时释放的病毒比说话和呼吸时释放的病毒要大，而且这些飞沫可能携带许多病毒颗粒。较大的液滴由于重力倾向于落在附近，但较小的液滴可以走得很远，大多数液滴停留在感染者6英尺以内。不幸的是，由于有症状、症状前和无症状携带者可以传播冠状病毒，我们无法在没有检测的情况下辨别哪些人是感染源。因此，一个物理屏障，如口罩，可以防止传播。

雾滴类型如何影响织物的选择和用于制作口罩的层数?

咳嗽和打喷嚏时释放的飞沫大小和速度各不相同。的织物因为任何口罩都应该是可呼吸的，不被高、低速液滴渗透。重要的是要认识到高度不透气性的织物可能是不透气性。低透气性将迫使气流通过两侧，将破坏口罩的作用。在这种情况下，面具只是给人一种虚假的安全感。织物的选择和层数是一个在透气性和防滴性之间的折衷问题。我们需要最大化两者。

你测试了什么样的织物性能?

测试了普通家用织物的透气性和防飞沫能力。为了量化透气性，我们简单地测量气流通过材料的速度。测量液滴阻塞是一个更复杂的过程，使用吸入器产生高速液滴。

我们将蒸馏水与100纳米荧光颗粒混合，以模拟冠状病毒的大小，注入吸入器的喷嘴。当吸气时，吸入器迫使水通过喷嘴，并产生高动量水滴，我们收集在垂直放置在吸入器前面的塑料盘上。然后，我们在收集盘上对织物进行重复测试。我们通过用显微镜计算纳米颗粒的数量来测量两种情况下落在盘子上的水的数量。然后，我们可以利用有和没有织物收集的体积的比率，给我们一个液滴堵塞效率的测量。

你检查的是哪种布料?

我们考虑了一组10种常见的家用织物，并将它们的性能与医用/牙科质量口罩的性能作为基准进行了比较。这些织物有不同的棉、聚酯和丝的组合。我们还测量了两层和三层t恤面料的透气性和阻力。我们的工作产生了两个关键的发现。

首先，最常见的家庭织物，如t恤材料，作为单层使用时，有40%或更高的液滴阻隔。让我们惊讶的是，t恤面料在两层中都有98%的飞沫阻隔效率，超过了医用口罩，同时保持了更好的透气性。

第二，最常见的面料是亲水的，也就是说它们会吸水，而医用口罩是疏水的，也就是说它们会排斥水。这告诉我们，普通的家用织物使用了一种替代机制来保留水滴。

你推荐什么类型的织物给家庭口罩制造商?

我们发现非常透气的面料是一个很好的选择，就像普通的t恤材料。它们具有较低的液滴阻力，在双层掩膜中使用时效率提高。这两层口罩的净透气性也远远高于医用口罩。事实上，棉质t恤面料的透气性仍然高于医用口罩，即使它有三层。自制的面具与检测和追踪接触者、保持社会距离和其他减轻疾病传播的干预措施一起，可以成为公众的有效工具。

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