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在家也能DIY预防新冠肺炎的口罩?
2020/7/2 9:08:12 易丝帮

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2019年12月底,中国武汉新冠肺炎疫情暴发。截至2020年5月25日,该病毒已蔓延至世界各国,感染人数超过543万人,报告死亡人数超过34.5万人。

为遏制COVID-19的快速传播,各卫生组织和政府主管部门建议人们外出时使用口罩捂住口鼻。常用的口罩是医用外科口罩和呼吸器口罩- p2和N95。


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口罩是如何工作的?

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口罩是由精细的显微筛构成的,筛子是驱动口罩工作机制的活性层。

在~ 300nm范围内存在仅介于微米和纳米之间的粒子,它们很难符合碰撞机制和基于扩散的捕获机制,因此在许多口罩中难以过滤。

因此,这需要多层的垫层来延迟这些粒子,并让它们服从其中一种机制。多层过滤层的存在给最终产品的透气性带来了新的不同的工程问题。


电纺纳米纤维的独特性

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口罩内纤维的孔隙率和表面积决定了其透气性和过滤性。

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静电纺丝过程中,通过改变纺丝喷嘴、聚合物溶液和纳米纤维的聚集几何形状,可以控制纤维垫的孔隙率,从而合理地确定最终纤维的直径和密度。

通过控制纤维的收集时间和在纺丝过程中纳米纤维的收集几何形状,可以控制电纺纳米纤维过滤层的透气性,这两种方法都决定了最终的垫层厚度和面积重量。


在家组装纳米纤维口罩

在家DIY做口罩的步骤

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市场上有许多便携式、安全、电池操作和易于使用的电纺纱器,可以轻松获得电纺纳米纤维垫。然后,在得到合适的电纺丝过滤垫后,它们就可以用于组装口罩了。

请注意,口罩应符合特定的标准。

需要做一系列测试:透气性测试、流体阻力试验ASTM F1862、颗粒过滤试验ASTM F2299、细菌过滤试验ASTM F2101、易燃性试验16 CFR。

之外,还可以进行其他重要的定期测试,其中包括:杀菌效率、杀病毒效率、皮肤敏感性、过敏反应、毒性等。


手持式电纺设备

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手持电纺丝设备(a)和原位电纺丝工艺(b)。从喷丝头可以看到电纺丝喷流

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便携式电纺的设备。图片来源:P-A Mouthuy,英国牛津大学


结论

在研制出有效疫苗并广泛提供之前,应佩戴防护口罩、保持个人卫生和安全的社会距离,以防止COVID-19的传播。这导致了全世界每天使用数十亿个口罩的激增,导致对制造口罩的材料的高需求。

在这项工作中,研究者提出使用耐用且可靠的电纺非织造过滤器,其纤维直径非常小(小于100nm)。过滤器可以通过适当的消毒方法进行处理,以达到重复使用(增加使用时间)而不影响过滤效率。

除此之外,未来的口罩还需要具备抗病毒和杀病毒能力。目前的电纺丝技术比较成熟,因此提出的策略成本相对较低,且具有大规模生产能力。

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