為了克服這個(gè)問(wèn)題，我隸屬于劍橋大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)決定測(cè)試各種面料，以了解它們?cè)诿嬲种惺褂脮r(shí)對(duì)穿著者和公眾的保護(hù)效果如何。通過(guò)查看各種材料對(duì)病毒大小的顆粒(0.2到1.0微米)的阻擋程度，可以發(fā)現(xiàn)織物面膜功效的一個(gè)要素。

盡管一些 研究已經(jīng)調(diào)查了織物充當(dāng)過(guò)濾器的能力，但之前的工作僅考察了少量織物和家用材料，例如洗碗巾，圍巾和T恤。但是，這些早期研究表明，織物有望作為面罩材料。例如，2013年的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，棉T恤能夠在正常呼吸過(guò)程中過(guò)濾掉69%的顆粒。

但是，這些研究只給那些制造和購(gòu)買織物口罩的人提供了有限的指導(dǎo)?？椢镉懈鞣N纖維和類型。哪個(gè)最適合口罩?如果您對(duì)兩種織物進(jìn)行分層，每個(gè)織物的過(guò)濾效率均為40%，這是否可以保護(hù)您免受80%的病毒顆粒侵害?

這些研究還沒(méi)有評(píng)估在最可能傳播病毒(例如咳嗽)的情況下織物的病毒阻斷能力。雖然患病的人正常呼吸時(shí)可能會(huì)散發(fā)一些病毒，但在咳嗽或打噴嚏時(shí)(空氣以更高的速度傳播)，他們可能會(huì)排出更多的微粒。如果織物面罩能有效保護(hù)您或他人，則它需要以比以前測(cè)試的速度高得多的速度阻擋顆粒。

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模擬咳嗽

因此，我們的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，以研究20種常用織物和家用材料在咳嗽速度下如何過(guò)濾病毒大小的顆粒。我們?cè)O(shè)計(jì)了一種設(shè)備來(lái)固定直徑為一英寸的織物樣品。然后，空氣以大約每秒16.5米的速度通過(guò)該樣品-成人咳嗽離開口腔時(shí)的平均速度。

然后，兩個(gè)粒子計(jì)數(shù)器測(cè)量了穿過(guò)織物前后空氣中小顆粒的濃度。然后，我們比較了這些濃度以得出材料的過(guò)濾效率。我們對(duì)每種面料做了十次。為了比較，還測(cè)試了N95口罩和手術(shù)口罩。

一個(gè)戴著口罩咳嗽的男人

高速排出空氣時(shí)，例如咳嗽或打噴嚏時(shí)，口罩需要捕捉顆粒。Drazen Zigic / Shutterstock

我們還進(jìn)行了另一項(xiàng)測(cè)試，以觀察織物在潮濕時(shí)是否會(huì)表現(xiàn)出性能下降。將大約一小時(shí)呼出量的七毫升水噴灑到一些織物樣品上。然后將這些樣品在潮濕時(shí)再測(cè)試五次。

盡管知道各個(gè)織物類型的過(guò)濾效率是有用的，但大多數(shù)織物面罩都是由至少兩層織物制成的。我們還想知道分層織物如何影響過(guò)濾。因此，在測(cè)試了織物的各個(gè)層之后，我們將織物分層成可能的面膜組合，以進(jìn)行進(jìn)一步測(cè)試。

實(shí)質(zhì)差異

我們的研究表明，與普通空氣(定期呼吸)相比，無(wú)論是N95口罩還是織物式口罩，每個(gè)口罩在暴露于高速空氣(咳嗽/打噴嚏)時(shí)都能過(guò)濾掉較少的小顆粒。在咳嗽的高速過(guò)程中，即使是N95口罩也只能過(guò)濾出53%的小顆粒。手術(shù)口罩過(guò)濾的濾膜少于此值，約為48%。

條形圖顯示了不同材料的過(guò)濾效率：專用面罩和真空吸塵器顯示出高效率，其他材料的效率較低

當(dāng)作為單張紙進(jìn)行測(cè)試時(shí)，材料的相對(duì)效率。作者提供

低滲透性的厚織物(例如牛仔布)提供了最佳保護(hù);然而，事實(shí)證明它們很難呼吸，因此不適用于口罩。我們的測(cè)試表明，更合適的織物包括過(guò)濾效率為36%的氈狀羊毛和過(guò)濾效率為35%的縫棉。表現(xiàn)不佳的面料包括棉質(zhì)針織衫(效率為25%)，彈力萊卡面料(21%)和輕質(zhì)T恤衫(11%)。

我們還對(duì)吸塵器袋進(jìn)行了測(cè)試，該吸塵器袋旨在捕獲小顆粒，在大流行期間很容易獲得。我們測(cè)試的那些在過(guò)濾顆粒方面非常有效。一次性HEPA濾袋的效率為61%，可洗濾袋的效率為44%。盡管這些材料顯示出巨大的希望，但還不知道用這些材料遮蓋臉部是否安全。

潮濕時(shí)，N95口罩和手術(shù)口罩的過(guò)濾效率顯著下降，分別下降了七個(gè)和五個(gè)百分點(diǎn)。織物和真空袋的減少并未顯示出很大的減少，某些材料甚至在濕潤(rùn)時(shí)甚至改善了其性能，這可能是由于纖維的收縮或靜電性能的變化。