發表時間：2020/2/6
一場突如其來的疫情，讓防病毒口罩一時間成為熱門話題。市面上的口罩種類很多，在這些口罩中，醫用外科口罩以及N95級口罩可以起到良好的防病毒的作用。那麼其防病毒的原理是什麼呢？
醫用外科口罩，一般分成 3 層：（內層）吸溼層、（中層）核心過濾層和（外層）阻水層。
而N95級別口罩與醫用外科口罩相比，結構上做了優化，其核心過濾層的層數更多，甚至，3M、霍尼韋爾等生產商通過靜電處理來增強纖維的過濾能力，口罩的防護性能要更好一些。
圖片來源：霍尼韋爾
這兩種口罩之所以能夠有效防病毒，關鍵在於它們的核心過濾層均由一層熔噴非織造布構成，該熔噴非織造布是一種以聚丙烯為材料，由許多縱橫交錯的纖維以隨機方向層疊而成的膜，纖維直徑範圍 在0.5~10 μm，掃描電鏡圖如下。
從掃描電鏡中可以看到，熔噴非織造布的纖維間空隙依舊很大，所以它是如何過濾環境中病毒的？雖然新型冠狀病毒尺寸很小，在 100 nm左右，但是病毒無法獨立存在，其傳播途徑主要有分泌物和打噴嚏時的飛沫，而飛沫的大小在 5 μm左右。熔噴非織造布可通過多種過濾機制實現對飛沫等的過濾，纖維空隙可起到'篩'的作用，但這只是最基本的相互作用之一。
根據飛沫顆粒的大小和氣流速度，纖維可通過多種機制捕捉含病毒飛沫：
· 慣性碰撞 —— 存在較大的慣性的大顆粒遇到過濾纖維時，由於其慣性而無法改變方向，因此會撞擊纖維並附著在纖維上。
· 攔截 —— 當顆粒沿著氣流運動，碰巧與纖維表面接觸時，容易跟隨氣流移動的中等尺寸顆粒與過濾纖維接觸，被纖維攔截。
· 擴散 —— 當粒子尺寸極小時，受隨機粒子運動（小粒子的布朗運動）控制，運動方向脫離氣流方向，碰到纖維時被吸附。
· 靜電吸引 —— 當纖維上存在靜電荷時，纖維上的靜電荷對顆粒會產生靜電粘附。
而要發生這些相互作用，要求纖維的直徑要儘量小，而熔噴非織造布中的纖維直徑在 0.5~10 μm之間，比表面積大，排列緊密，過濾性能好。在醫用外科口罩與 N95 口罩中均使用了熔噴布作為核心過濾層，所以對含病毒的飛沫或氣凝膠均具有良好的過濾效果。
由於N95級口罩所用熔噴非織造布的層數較多，過度消耗N95口罩會過快消耗熔噴非織造布資源，引起更嚴重的口罩緊缺。據相關生產廠負責人表示，目前熔噴非織造布的價格上漲，原材料緊缺。因此，我們也呼籲讀者遵守鍾南山院士的倡議，在日常生活中使用醫用外科口罩即可，減少N95口罩的消耗，把生產資源留給真正需要的醫護人員和疫區的同胞們。
（來源：飛納電鏡）