庚子岁初，一场突如其来的疫情，让各位天生丽质的小伙伴都戴上了口罩。我们平常使用的主要是"医用防护口罩" 、"医用外科口罩"、"一次性医用口罩"以及"普通口罩"。今天我们就来聊一聊这些口罩是如何"捕捉"病毒的。
口罩主要可拦截的是呼吸道传播途径, 研究表明，当病人进行呼吸、 打喷嚏、咳嗽、说话、呼吸等活动时，会释放出含有致病物的飞沫。一般情况下，大尺寸飞沫(大于)在重力作用下会下沉而小的尺寸的飞沫会在数秒中之内蒸发干形成飞沫核，可以通过气溶胶的形式漂浮至远处，造成远距离的传播。含有活性致病物的飞沫/飞沫核散布在空气中，人体吸入后导致感染。
病毒等在空气中并不是独立存在的，它们需要依附在颗粒物上才能进行宿主之间的交叉感染。因此口罩"捕捉"病毒的机理主要是过滤这些飞沫或者飞沫核。那口罩是如何实现在保证正常呼吸的同时又能过滤这些病毒的呢？
首先我们先来看口罩的结构，口罩结构一般分为3层，外层一般为非织造布，芯层为熔喷布，内层为皮肤亲和的非织造布。
外层具有抗湿性，可以阻隔飞沫、血液、体液。但这还不足以阻隔病毒微粒，其过滤性能主要取决于芯层的过滤性能。
目前医用口罩的芯层都为pp(聚丙烯)熔喷非织造布,该纤维直径在几微米到几十微米之间，因大小不一的超细的纤维直径以及杂乱无序的排列，所以其具有三维多孔结构，以及大量的微小孔隙。(所以无熔喷层的普通口罩是不能用于防护病毒的。)
熔喷工艺原理可参考下图：
口罩洁净情况下芯层微观结构可以参考下图：
高中物理告诉我们，悬浮在气体中的细小微粒会做永不停息的无规则运动，在扩散到芯层时，因芯层有杂乱无序且细小弯曲的通道，微粒与纤维结构发生碰撞的机率会大大增加，因而达到捕获微粒的效果。
另外我们在呼吸时，微粒也会随着流体运动，这些微粒会因为惯性、重力、范德华力等原因，与纤维发生碰撞，从而被纤维吸附。
口罩佩戴后的芯层微观结构可参考下图：
到这我们大概明白了，口罩过滤病毒微粒的原理，主要是芯层材料的过滤性，并且芯层越厚过滤效果越好。
但是这又有一个问题，芯层太厚，会增加呼吸阻力，那如何在保持过滤效果良好的同时，还能保证呼吸的通畅性呢？
答案就是驻极工艺了，初中物理告诉我们当一个带有静电的物体靠近另一个不带静电的物体时，由于静电感应，没有静电的物体内部靠近带静电物体的一边会集聚与带电物体所携带电荷相反极性的电荷，由于异性电荷互相吸引，就会表现出"静电吸附"现象。
驻极工艺就是让口罩的芯层带上静电，pp(聚丙烯)具有较高的电阻率和电荷容量，是一种制造驻极纤维的理想材料。实验表明，经驻极处理的聚丙烯熔喷非织造布，在自然状态下存放1440小时，其过滤性能仍可保持不变。（生产中为增强静电存储效果，会在材料中添加少量电气石）
驻极原理示意图：
手残图，将就着看吧
实验表明，驻极处理可以在不改变呼吸阻力的情况下（民用口罩吸气阻力小于135 Pa, 医用口罩吸气阻力小于343.2 Pa），达到95%的过滤性。
值得特别注意的是，人体呼出的水汽会使得芯层所带的电荷慢慢流失，这会降低口罩的过滤效果，电荷流失后，过滤性能可能回到35%左右。因此还是要合理重复利用口罩，现在大家都能买到口罩了，尽量还是一天一换/二换吧。
以上就是关于口罩是如何"捕捉"病毒的原理啦。大家还有什么想了解的，可在下方留言哦！
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