美国国家标准技术研究院研究人员完成了一项新的研究，研究了各种天然和合成纤维如何过滤新冠病毒相似大小的颗粒及其效果。在测试的32种布料中，最能有效阻挡颗粒的5种物质中有3种是％棉，并且具有可见的起毛纤维或绒毛，例如在法兰绒上发现的。五个表现最差的产品中有四个是合成纤维材料。测试还表明，多层织物可以进一步提高棉花的有效性，但没有一种材料能达到N95抵御病毒的效率。
研究人员注意到，较紧密的机织织物通常比针织物和疏松机织织物的过滤效果更好。具有许多起毛纤维的％棉织物似乎也比缺少此功能的棉织物具有更好的过滤性能。凸起的纤维通常形成类似于医用口罩的网状结构。
新冠病毒主要通过呼吸道飞沫传播，当人打喷嚏、咳嗽甚至说话时，呼吸道飞沫会被排出。但是，一些研究还表明，这种病毒可以通过较小的小于人类头发宽度的1/的气溶胶传播，这些气溶胶也可以排出体外，并且可以在空气中停留的时间比液滴长得多。
研究表明，如果使用多层布料，并且面罩贴合得很紧密，那么现成的材料可以防止气溶胶的侵袭。但没有一个比N95口罩好。
该项目测量了一种确定材料捕获颗粒的新方法，称为过滤效率。测量气溶胶的专家建立了一个相对简单的实验，该实验依赖于极其敏感的设备来确定和计算气溶胶颗粒的大小。
实验使用的是织物样品或色板而不是完整的口罩。研究人员说：“基本上，我们会采集一小块材料，并向其中流动已知大小的粒子流。”“我们计算空气通过织物之前和之后空气中的颗粒数量。这告诉我们该材料在捕获颗粒方面的有效性。”研究人员针对每种材料在50至纳米范围内的颗粒进行了测试，以绘制其相对性能。
将％聚酯纤维织物与其他31种布料进行了测试，以确定过滤效率，结果发现这是两个合成样品之一，在所有测试织物中均排名前五。为了帮助研究人员了解更多细节，原始图像被转换为两色调图像，其中黄色表示织物的较薄或开放区域，蓝色表示织物的较粗区域。图片来源：美国国家标准技术研究院
同时，具有纺织品材料化学家和显微镜专家联合对每块织物进行了研究，以确定其纱线支数、组织和质量，以期在这些特性与织物过滤颗粒能力之间建立联系。
新冠病毒颗粒的直径约为纳米。N95口罩经过严格测试，以确保在此尺寸范围内它们可阻挡至少95％的颗粒。HEPA（高效颗粒空气）过滤器可阻挡99.97％的约纳米大小的颗粒，以及更大比例的较小颗粒。在研究中测试的织物中，性能最佳的单个织物层在病毒大小范围内阻挡了20％的颗粒。
通过结合成像和气溶胶测量结果，研究小组发现，过滤最多颗粒的某些织物也是最难透气的，甚至有些不符合有关透气性的健康和安全建议。
研究指出：“质地是看得见的更有用的参数之一，因为我们发现大多数带凸起线的棉织物往往过滤效果最好。”“我们的发现表明，织物过滤颗粒的能力基于材料类型，纤维和编织结构以及纱线支数之间的复杂相互作用。”
但是，尽管对这样的课题进行了数十年的研究，该团队发现缺乏标准的测试方法和广泛的测试材料，使得难以直接比较先前发表的研究结果。他们希望他们的工作将提供一种快速筛选材料的方法。
该最新研究成果论文发表在最近的由美国化学学会主办的《纳米》学刊上。
参考：FiltrationEfficienciesofNanoscaleAerosolbyClothMaskMaterialsUsedtoSlowtheSpreadofSARSCoV-2,ACSNano().DOI:10./acsnano.0c