為什么吸塵器袋是最有效的口罩

為了克服這個問題，我隸屬于劍橋大學的一個團隊決定測試各種面料，以了解它們在面罩中使用時對穿著者和公眾的保護效果如何。通過查看各種材料對病毒大小的顆粒(0.2到1.0微米)的阻擋程度，可以發現織物面膜功效的一個要素。

盡管一些 研究已經調查了織物充當過濾器的能力，但之前的工作僅考察了少量織物和家用材料，例如洗碗巾，圍巾和T恤。但是，這些早期研究表明，織物有望作為面罩材料。例如，2013年的一項研究發現，棉T恤能夠在正常呼吸過程中過濾掉69%的顆粒。

但是，這些研究只給那些制造和購買織物口罩的人提供了有限的指導。織物有各種纖維和類型。哪個最適合口罩?如果您對兩種織物進行分層，每個織物的過濾效率均為40%，這是否可以保護您免受80%的病毒顆粒侵害?

這些研究還沒有評估在最可能傳播病毒(例如咳嗽)的情況下織物的病毒阻斷能力。雖然患病的人正常呼吸時可能會散發一些病毒，但在咳嗽或打噴嚏時(空氣以更高的速度傳播)，他們可能會排出更多的微粒。如果織物面罩能有效保護您或他人，則它需要以比以前測試的速度高得多的速度阻擋顆粒。

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模擬咳嗽

因此，我們的團隊設計了一個實驗，以研究20種常用織物和家用材料在咳嗽速度下如何過濾病毒大小的顆粒。我們設計了一種設備來固定直徑為一英寸的織物樣品。然后，空氣以大約每秒16.5米的速度通過該樣品-成人咳嗽離開口腔時的平均速度。

然后，兩個粒子計數器測量了穿過織物前后空氣中小顆粒的濃度。然后，我們比較了這些濃度以得出材料的過濾效率。我們對每種面料做了十次。為了比較，還測試了N95口罩和手術口罩。

一個戴著口罩咳嗽的男人

高速排出空氣時，例如咳嗽或打噴嚏時，口罩需要捕捉顆粒。Drazen Zigic / Shutterstock

我們還進行了另一項測試，以觀察織物在潮濕時是否會表現出性能下降。將大約一小時呼出量的七毫升水噴灑到一些織物樣品上。然后將這些樣品在潮濕時再測試五次。

盡管知道各個織物類型的過濾效率是有用的，但大多數織物面罩都是由至少兩層織物制成的。我們還想知道分層織物如何影響過濾。因此，在測試了織物的各個層之后，我們將織物分層成可能的面膜組合，以進行進一步測試。

實質差異

我們的研究表明，與普通空氣(定期呼吸)相比，無論是N95口罩還是織物式口罩，每個口罩在暴露于高速空氣(咳嗽/打噴嚏)時都能過濾掉較少的小顆粒。在咳嗽的高速過程中，即使是N95口罩也只能過濾出53%的小顆粒。手術口罩過濾的濾膜少于此值，約為48%。

條形圖顯示了不同材料的過濾效率：專用面罩和真空吸塵器顯示出高效率，其他材料的效率較低

當作為單張紙進行測試時，材料的相對效率。作者提供

低滲透性的厚織物(例如牛仔布)提供了最佳保護;然而，事實證明它們很難呼吸，因此不適用于口罩。我們的測試表明，更合適的織物包括過濾效率為36%的氈狀羊毛和過濾效率為35%的縫棉。表現不佳的面料包括棉質針織衫(效率為25%)，彈力萊卡面料(21%)和輕質T恤衫(11%)。

我們還對吸塵器袋進行了測試，該吸塵器袋旨在捕獲小顆粒，在大流行期間很容易獲得。我們測試的那些在過濾顆粒方面非常有效。一次性HEPA濾袋的效率為61%，可洗濾袋的效率為44%。盡管這些材料顯示出巨大的希望，但還不知道用這些材料遮蓋臉部是否安全。

潮濕時，N95口罩和手術口罩的過濾效率顯著下降，分別下降了七個和五個百分點。織物和真空袋的減少并未顯示出很大的減少，某些材料甚至在濕潤時甚至改善了其性能，這可能是由于纖維的收縮或靜電性能的變化。