新冠肺炎疫情蔓延期間，口罩成為人們不可或缺的防控利器。
然而，目前市場上一「罩」難求，且到了全國復工的時期，有的人口罩存量不足，希望通過一些方法把口罩進行消毒再重複使用。如何在保證安全的情況下，讓每一隻口罩發揮最大效用？
近日，中國工程院院士陳建峰帶領團隊，面向應急時期口罩重複使用的問題，開展「口罩荷電再生技術研究」並取得初步成效。僅靠普通家用電吹風機、電風扇、電子點火器就能讓「失效」的口罩「浴電重生」，這究竟是怎麼一回事呢？
神奇的靜電吸附層
接受《中國科學報》採訪時，該研究技術負責人北京化工大學教授王丹正在家繼續著口罩的重複利用實驗。
「整體看來，口罩過濾的原理主要是利用靜電吸附以及纖維排列後對超細顆粒和飛沫的阻隔，口罩中間的荷電層對於攜帶病毒細菌等微粒或飛沫防護起到重要作用。」王丹介紹。
以醫用外科口罩（普通3層平面無紡布口罩）為例，結構包括外層無紡布，防止液體飛濺及大顆粒物；中層靜電熔噴無紡布，即荷電層，利用靜電吸附作用有效阻隔微小顆粒，特別是攜帶納米級病毒的微粒或飛沫，實現對病毒等微粒的有效阻隔；內層無紡布，用於阻隔呼出的水汽。
為什麼口罩用了一段時間就得廢棄？主要原因就在於口罩中層靜電過濾作用的失效。
原來，日常生活場景不同於醫院的手術室、病房，接觸到體液直接噴濺的情況比較少，除去由此直接帶來口罩的髒汙之外，細菌病毒在靜電層的沉積、哈氣（水汽）對於荷電層靜電的消除都會損傷其過濾效果。
這就可以解釋為何口罩佩戴一段時間後就會失效。王丹打了一個形象的比喻，「在乾燥的環境下，很多人穿的毛衣都會產生靜電現象，靜電是很容易在這樣一些纖維材質的東西上面積累的。但是假如毛衣沾水，等同於口罩沾上了口中呼出的水汽，靜電就會消失。」
消耗完所有的靜電，也就等於透支了這隻口罩的重要潛力。
「應急之下若想重複使用口罩需要重點考慮兩點：一是如何殺死或者去除沉積到口罩上的細菌病毒；二是如何為中間靜電層補充靜電。」 陳建峰說。
「口罩可重複使用的關鍵技術問題就是如何在不破壞口罩材料及微觀結構的情況下，重新將外界電荷轉移至中層無紡布。」王丹說。
家用電器給口罩「充電」
日常生活中靜電無處不在，想要在家用條件下就能應急重複使用口罩，研究人員提出了採用可攜式靜電發生器對普通一次性醫用平面無紡布口罩進行二次荷電處理，使其再生靜電效應以達到可重複使用的技術方案。
「通俗來說，吹風機吹頭髮，頭髮會很蓬鬆就是一種靜電現象。那麼吹風機鼓動空氣熱運動，理論上也可以累積靜電到口罩中間層為口罩『充電』。」王丹如此解釋其原理。
首先，研究人員將使用後的一次性醫用無紡布口罩置於熱水中做消毒殺菌清潔處理，隨後採用電吹風機、電風扇、電子點火器等對「失效」的口罩進行吹乾荷電處理，證實口罩可重新荷電而再生靜電效應。
基於此，研究人員提出應急時期一次性醫用無紡布口罩荷電再生導則，具體步驟如下：
1.將用過的一次性醫用無紡布口罩置於大於56 ℃熱水中浸泡30分鐘（參考《新型冠狀病毒肺炎防控方案（第四版）》56 ℃ 30分鐘可有效滅活病毒），通常沸水與室溫水（按20 ℃算）1:1混合後約為60度，為提高滅毒殺菌效果，可適當提高沸水比例；
2.將口罩從水中取出，甩掉表面液滴，平放在乾燥的絕緣材質表面（如桌布、床單等），用電吹風機吹烘約10分鐘吹乾並荷電，或用普通電風扇吹口罩約15分鐘，或用普通家用電子點火器對口罩進行全面覆蓋的「電擊」，通過口罩內部纖維的摩擦或外部放電等，使口罩材料重新荷電；
3.在絕緣桌面上灑一些碎紙屑，將荷電後的口罩平放並使外層接近碎紙屑，距離約1毫米但並未接觸時，可觀察到口罩對碎紙屑的靜電吸附現象，認為口罩荷電成功，可以再使用；如靜電吸附現象不明顯，則延長電吹風吹烘口罩的時間，再次通過「紙屑吸附」檢驗荷電情況，至荷電成功，可以再使用。
為進一步驗證採用家用器件使口罩重新荷電的可行性，研究人員向記者展示了用普通家用打火機拆下的點火器作為靜電發生器，在口罩特定部位進行「電擊」（範圍1cm × 1cm，約10秒）。結果同樣發現，「充電」後的口罩，可以吸附小紙屑，荷電效果顯著。
適用於較低風險暴露人員
不過，這種人工「充電」的口罩是否可以達到和出廠口罩同樣的防護效果?
面對記者的疑問，浙江藍禾醫療用品有限公司總經理曹軍解釋，用於口罩的熔噴布在生產過程中，多採用靜電駐極技術，其荷電量較大。「從物理本質上，兩次『荷電』是同一回事，但電荷密度或有所不同。」
德國鼎衛科技有限公司研究人員丁浩旻博士告訴《中國科學報》，目前試驗測試表明該技術方案對水洗後的口罩進行二次荷電處理，可恢復其大部分的原有帶電量，保持良好的靜電攔截微粒能力。
「這是為解決非常時期口罩再生重複使用問題，提供的一種簡便易行的方法思路，目前僅針對普通一次性醫用平面防護口罩的重複使用。」王丹說。
研究人員特別強調，再生口罩作為非常時期應急之用，適用於較低風險暴露人員重複使用。不推薦用於密切接觸患者的人群、醫護人員及實驗室工作人員。
版權聲明：凡本網註明「來源：中國科學報、科學網、科學新聞雜誌」的所有作品，網站轉載，請在正文上方註明來源和作者，且不得對內容作實質性改動；微信公眾號、頭條號等新媒體平臺，轉載請聯繫授權。郵箱：shouquan@stimes.cn。