还记得几个月前，新冠肺炎刚开始在国内扩散的时候，由于各种原因口罩等个人防护用品变得极为紧张，不少人不得不自制防护用品。下面这些图看起来很滑稽，但在病毒的滔天凶焰下，小希却笑不出来。

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随着疫情的蔓延，包括口罩在内的个人防护用品供不应求成为了世界性难题。比如日本为全国所有居民每家发放2个“布”口罩，洗涤重复使用。当前疫情最严重的美国，卫生局局长（Surgeon General）Jerome Adams甚至亲自录制视频，教大家如何在家用布做“口罩”。

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我们不禁要问，这些布口罩、自制口罩到底能不能起到防疫效果呢？还是让科学家们帮你解答这个疑惑吧。近日，美国芝加哥大学Supratik Guha课题组在ACS Nano 杂志上发表文章，通过测试15种家庭中常见的天然和合成布料，如棉布、丝绸、法兰绒（一种绒面的棉/毛织物）、雪纺绸（一种通常用于晚礼服的薄纱织物）及其组合，最终发现，在家做口罩的最佳方案竟然是——“混合双打”。

最佳口罩过滤示意图。图片来源：ACS Nano

人们打喷嚏、咳嗽甚至正常呼吸会产生飞沫，其中液滴大小不一，较大的液滴由于重力而沉降，移动距离不超过1-2米，而较小的则以气溶胶（主要由小于5微米的液滴组成）形式悬浮在空气中，小于1微米的气溶胶在环境中的停留时间甚至可达8小时以上。

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过滤气溶胶的主要有五种方法：重力沉降、惯性碰撞、拦截、扩散和静电吸引。根据YY0469-2004《医用外科口罩技术要求》标准，医用外科口罩应由两层纺粘无纺布（聚丙烯）和中间熔喷无纺布（高熔聚丙烯）组成，对平均颗粒直径为（3.0±0.3微米）的金黄色葡萄球菌气溶胶的过滤效率不低于95%。

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利用哪种生活中常见材料自制的口罩防护效果更好呢？研究者们设计了如下的实验装置，通过商用氯化钠（NaCl）气溶胶发生器产生几十纳米到10微米大小的气溶胶粒子，用风扇模拟人们呼气，将气溶胶粒子吹过口罩材料。测量材料前（7.5厘米）后（15里面）气体中颗粒的大小和分布，来比较这些自制“口罩”的拦截效率。

实验装置示意图。图片来源：ACS Nano

在测试的棉布、丝绸、法兰绒、雪纺绸材料中，密织棉布（600 TPI ^[1]）、4层丝绸以及中间填有棉花的棉布口罩（类似咱们冬天带的布口罩），防护效果相对较好，但依旧达不到医用外科口罩的要求，更不用说N95口罩的标准了。

不同织物过滤效率测试。图片来源：ACS Nano

到这就结束了么？买不着口罩聊胜于无？研究者可不这么想，静电吸引是过滤气溶胶的方法之一，而静电作用在织物之间普遍存在。因此，将两层不同材质的织物组合在一起，比两层同种织物具有更好的过滤效果。果然，棉布与雪纺绸的组合以微小优势胜出，性能竟然接近N95口罩。用天然丝绸或法兰绒代替雪纺绸，也能产生类似的效果。

不同织物组合的过滤效率测试。图片来源：ACS Nano

在性能优异的自制口罩中，棉起到了机械屏障的作用，而雪纺绸和天然丝绸或法兰绒，可以起到静电屏障的作用。双层保护，更加放心。因此，如果下次再买不到口罩，自制的秘诀是，将两层不同材质的织物组合在一起使用，“混合双打”更安全。

当然，小希觉得这个技能以后永远没有再用上的时候才好！

注[1]：TPI，织物密度单位，每英寸线数，比如我们常用的被单和床罩，多为60~120TPI。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Aerosol Filtration Efficiency of Common Fabrics Used in Respiratory Cloth Masks

Abhiteja Konda, Abhinav Prakash, Gregory A. Moss, Michael Schmoldt, Gregory D. Grant, Supratik Guha

ACS Nano, 2020, DOI: 10.1021/acsnano.0c03252

（本文由小希供稿）