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口罩的防病毒原理是什么？

一场突如其来的疫情，让防病毒口罩一时间成为热门话题。市面上的口罩种类很多，在这些口罩中，医用外科口罩以及N95级口罩可以起到良好的防病毒的作用。那么其防病毒的原理是什么呢？

医用外科口罩，一般分成 3 层：（内层）吸湿层、（中层）核心过滤层和（外层）阻水层。

而N95级别口罩与医用外科口罩相比，结构上做了优化，其核心过滤层的层数更多，甚至，3M、霍尼韦尔等生产商通过静电处理来增强纤维的过滤能力，口罩的防护性能要更好一些。

这两种口罩之所以能够有效防病毒，关键在于它们的核心过滤层均由一层熔喷非织造布构成，该熔喷非织造布是一种以聚丙烯为材料，由许多纵横交错的纤维以随机方向层叠而成的膜，纤维直径范围 在0.5~10 μm，扫描电镜图如下。

从扫描电镜中可以看到，熔喷非织造布的纤维间空隙依旧很大，所以它是如何过滤环境中病毒的？虽然新型冠状病毒尺寸很小，在 100 nm左右，但是病毒无法独立存在，其传播途径主要有分泌物和打喷嚏时的飞沫，而飞沫的大小在 5 μm左右。熔喷非织造布可通过多种过滤机制实现对飞沫等的过滤，纤维空隙可起到'筛'的作用，但这只是最基本的相互作用之一。

根据飞沫颗粒的大小和气流速度，纤维可通过多种机制捕捉含病毒飞沫：

•惯性碰撞—— 存在较大的惯性的大颗粒遇到过滤纤维时，由于其惯性而无法改变方向，因此会撞击纤维并附着在纤维上。

•拦截——当颗粒沿着气流运动，碰巧与纤维表面接触时，容易跟随气流移动的中等尺寸颗粒与过滤纤维接触，被纤维拦截。

•扩散——当粒子尺寸极小时，受随机粒子运动（小粒子的布朗运动）控制，运动方向脱离气流方向，碰到纤维时被吸附。

•静电吸引——当纤维上存在静电荷时，纤维上的静电荷对颗粒会产生静电粘附。

而要发生这些相互作用，要求纤维的直径要尽量小，而熔喷非织造布中的纤维直径在 0.5~10 μm之间，比表面积大，排列紧密，过滤性能好。在医用外科口罩与 N95 口罩中均使用了熔喷布作为核心过滤层，所以对含病毒的飞沫或气凝胶均具有良好的过滤效果。

由于N95级口罩所用熔喷非织造布的层数较多，过度消耗N95口罩会过快消耗熔喷非织造布资源，引起更严重的口罩紧缺。据相关生产厂负责人表示，目前熔喷非织造布的价格上涨，原材料紧缺。因此，我们也呼吁读者遵守钟南山院士的倡议，在日常生活中使用医用外科口罩即可，减少N95口罩的消耗，把生产资源留给真正需要的医护人员和疫区的同胞们。