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編譯：大萌、牛婉楊
在新冠疫情全球大爆發的這幾個月，N95口罩成為了家喻戶曉的硬通貨。關於要不要戴口罩，全球的態度從最初的「堅決不戴」，也變成了「不得不戴」。
N95口罩保護了無數民眾和醫護人員。但是，絕大多數人並不知道，它的發明者之一是一位美國的華裔科學家，田納西大學的退休教授Peter Tsai（蔡秉燚）。
在Peter Tsai發明N95口罩的時候，他還遇到了一位「黃金搭檔」劉朝宇。二人志趣相同，一拍即合，一起攻克了「在常溫常壓下電離空氣」這一難題。
N95口罩之父：Peter Tsai、劉朝宇
Peter Tsai來自田納西州大學，是無紡布領域的世界知名專家。
華裔科學家Peter Tsai當時正在田納西大學紡織系任教。當時，他從同事Roth教授那裡得知，他的博士生劉朝宇在等離子體方面頗有研究，於是盛情邀請劉朝宇合作。
二人在田納西大學實驗室合影（左：Peter Tsai；右：劉朝宇）
二人有著相同的科研志趣，合作十分順利，共同解決了「在常溫常壓下電離空氣」這一難題。
劉朝宇稱，「我們都知道『靜電吸附』的現象，但怎麼把它用到紡織物上面，提升吸附效率，這對我們兩人都是一個新的考驗和嘗試！」
當時，實驗裡的實驗條件並不是很充分。劉朝宇便親自動手搭建了部分實驗儀器，一心一意為科研。
1993-1994年，他們在「穩態輝光放電等離子體」（Steady-state,Glow Discharge Plasma）研究方面取得重要進展，並共同申請了數個美國專利。正可謂是功夫不負有心人啊。
劉朝宇的專利證書
Tsai一直都在研究外科口罩和N95呼吸機內的過濾織物，並致力於完善它們，目前已花了30多年時間開發新的無紡布、超細纖維織物技術。
在過濾織物這方面，Tsai主要專攻兩大領域：靜電充電和熔噴工藝。其中，靜電充電是指將永久電荷嵌入纖維中以形成駐極體，從而通過靜電吸引提高過濾效率；熔噴工藝是一種無紡布製造工藝，通過在高速空氣下分散聚合樹脂來將超細纖維製造成無紡布。
他的研究不僅提升並擴大了無紡布的過濾效率和應用領域，還徹底地革新了靜電充電和熔噴工藝兩大領域。
Tsai與田納西大學研究基金會的合作超過了25年。在1995年，他獲得了5項美國專利，其中一項是無紡布電暈充電技術——N95口罩的核心技術。
Tsai的創新方法是利用電場將中性空氣電離，產生離子和電子，再通過電場和電磁感應給無紡布充電。在不增加空氣阻力的情況下使用這項創新方法，充電的無紡布過濾空氣中粒子的效率是未充電無紡布的十倍。
劉朝宇和Peter Tsai二人為N95口罩的誕生做出了不可磨滅的貢獻。
除了口罩，Tsai的技術在過去30年中還應用到了其它的領域，例如HVAC過濾器和醫用口罩。僅在過去的六個月中，田納西大學研究基金會就將他的最新技術非專有授權給了四家公司。
從左至右：Tsai和他的同事，James Murphy, Shuan Stahl以及Jack Wyrick在TANDEC大樓前（攝於2007年）。
就在去年，Tsai發明了一個通過摩擦給織物進行靜電充電的新方法。新技術使用極純淨的水浸透無紡布，然後用高壓真空將其抽出。這一過程稱為水力摩擦生電，通過產生摩擦將電荷高效地傳遞到織物上，而無需重複進行。通過該種方法處理得到的無紡布過濾效率比未處理的高20倍。
N95口罩也不是萬能的
N95型口罩是美國國家職業安全衛生研究所認證的9種顆粒物防護口罩中的一種。N95不是特定的產品名稱，而是一種標準。N95型口罩就是對物理直徑0.075m±0.020m的顆粒的過濾效率達到95%以上的口罩。
N95口罩使用與外科口罩類似的過濾材料，但比普通口罩有更多的層，與臉部更加緊密貼合，以阻擋大部分微粒。
Peter Tsai在解釋他的無紡布過濾技術是如何工作的
Peter Tsai發明了大多數醫用口罩和N95呼吸器內部的過濾材料，並致力於完善它們。他花了30多年的時間開發新的無紡布，超細纖維織物技術。
Tsai表示，醫用口罩由三層組成：外層面紗、一層無紡布過濾布和一層內層面紗。兩個面紗保護過濾織物免受磨損。
這種耐用的濾布是由數百萬微纖維層層疊加而成的。這些微纖維已被永久靜電充電。
「充電後，這種材料一層相當於十層，」Tsai表示，「沒有充電的話，就需要使用十倍的材料，這樣透氣性會降低十倍。」
不過，Tsai也說道，並不是所有口罩都是用來過濾致病病原體的。「N」代表口罩是用來捕捉非油性微粒的，但這並不意味著它適用於所有情況。
為了表彰Peter在商業化過程中的積極貢獻，他被授予了2006年B. Otto和Kathleen Wheeley的技術轉讓卓越獎（B. Otto and Kathleen Wheeley Award for Excellence in Technology Transfer）。Wheeley 獎是田納西大學研究基金會的最高榮譽獎項，專門授予給將大學基礎研究成功應用在商業領域的田納西大學研究人員。
Tsai在2006年獲得Wheeley獎
田納西大學研究基金會的副主席Maha Krishnamurthy表示，「Peter證明了田納西大學的研究人員能夠通過建立和保持有價值的工業合作來將創新產品推向市場，並產生重大影響。我們感謝他對研究的奉獻以及在產品商業化過程中所付出的熱情和精力。」
同時致力於理論研究和實際應用的Peter因此喪失了很多機會，因為他需要把大量的時間花在實驗室。他孜孜不倦的努力對於全球人民來說肯定沒有白費：據估計全球有超過十億人使用過Peter的技術來保護或改善他們的健康。而在這次疫情匯中，Peter的口罩拯救了無數人免受病毒侵害。
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https://www.knoxnews.com/story/news/2020/03/11/coronavirus-masks-n-95-respirators-faq/4978243002/
https://news.uestc.edu.cn/?n=UestcNews.Front.Document.ArticlePage&Id=76023