为什么吸尘器袋是最有效的口罩

为了克服这个问题，我隶属于剑桥大学的一个团队决定测试各种面料，以了解它们在面罩中使用时对穿着者和公众的保护效果如何。通过查看各种材料对病毒大小的颗粒(0.2到1.0微米)的阻挡程度，可以发现织物面膜功效的一个要素。

尽管一些 研究已经调查了织物充当过滤器的能力，但之前的工作仅考察了少量织物和家用材料，例如洗碗巾，围巾和T恤。但是，这些早期研究表明，织物有望作为面罩材料。例如，2013年的一项研究发现，棉T恤能够在正常呼吸过程中过滤掉69%的颗粒。

但是，这些研究只给那些制造和购买织物口罩的人提供了有限的指导。织物有各种纤维和类型。哪个最适合口罩?如果您对两种织物进行分层，每个织物的过滤效率均为40%，这是否可以保护您免受80%的病毒颗粒侵害?

这些研究还没有评估在最可能传播病毒(例如咳嗽)的情况下织物的病毒阻断能力。虽然患病的人正常呼吸时可能会散发一些病毒，但在咳嗽或打喷嚏时(空气以更高的速度传播)，他们可能会排出更多的微粒。如果织物面罩能有效保护您或他人，则它需要以比以前测试的速度高得多的速度阻挡颗粒。

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模拟咳嗽

因此，我们的团队设计了一个实验，以研究20种常用织物和家用材料在咳嗽速度下如何过滤病毒大小的颗粒。我们设计了一种设备来固定直径为一英寸的织物样品。然后，空气以大约每秒16.5米的速度通过该样品-成人咳嗽离开口腔时的平均速度。

然后，两个粒子计数器测量了穿过织物前后空气中小颗粒的浓度。然后，我们比较了这些浓度以得出材料的过滤效率。我们对每种面料做了十次。为了比较，还测试了N95口罩和手术口罩。

一个戴着口罩咳嗽的男人

高速排出空气时，例如咳嗽或打喷嚏时，口罩需要捕捉颗粒。Drazen Zigic / Shutterstock

我们还进行了另一项测试，以观察织物在潮湿时是否会表现出性能下降。将大约一小时呼出量的七毫升水喷洒到一些织物样品上。然后将这些样品在潮湿时再测试五次。

尽管知道各个织物类型的过滤效率是有用的，但大多数织物面罩都是由至少两层织物制成的。我们还想知道分层织物如何影响过滤。因此，在测试了织物的各个层之后，我们将织物分层成可能的面膜组合，以进行进一步测试。

实质差异

我们的研究表明，与普通空气(定期呼吸)相比，无论是N95口罩还是织物式口罩，每个口罩在暴露于高速空气(咳嗽/打喷嚏)时都能过滤掉较少的小颗粒。在咳嗽的高速过程中，即使是N95口罩也只能过滤出53%的小颗粒。手术口罩过滤的滤膜少于此值，约为48%。

条形图显示了不同材料的过滤效率：专用面罩和真空吸尘器显示出高效率，其他材料的效率较低

当作为单张纸进行测试时，材料的相对效率。作者提供

低渗透性的厚织物(例如牛仔布)提供了最佳保护;然而，事实证明它们很难呼吸，因此不适用于口罩。我们的测试表明，更合适的织物包括过滤效率为36%的毡状羊毛和过滤效率为35%的缝棉。表现不佳的面料包括棉质针织衫(效率为25%)，弹力莱卡面料(21%)和轻质T恤衫(11%)。

我们还对吸尘器袋进行了测试，该吸尘器袋旨在捕获小颗粒，在大流行期间很容易获得。我们测试的那些在过滤颗粒方面非常有效。一次性HEPA滤袋的效率为61%，可洗滤袋的效率为44%。尽管这些材料显示出巨大的希望，但还不知道用这些材料遮盖脸部是否安全。

潮湿时，N95口罩和手术口罩的过滤效率显着下降，分别下降了七个和五个百分点。织物和真空袋的减少并未显示出很大的减少，某些材料甚至在湿润时甚至改善了其性能，这可能是由于纤维的收缩或静电性能的变化。