庚子歲初，一場突如其來的疫情，讓各位天生麗質的小夥伴都戴上了口罩。我們平常使用的主要是"醫用防護口罩" 、"醫用外科口罩"、"一次性醫用口罩"以及"普通口罩"。今天我們就來聊一聊這些口罩是如何"捕捉"病毒的。
口罩主要可攔截的是呼吸道傳播途徑, 研究表明，當病人進行呼吸、 打噴嚏、咳嗽、說話、呼吸等活動時，會釋放出含有致病物的飛沫。一般情況下，大尺寸飛沫(大於)在重力作用下會下沉而小的尺寸的飛沫會在數秒中之內蒸發幹形成飛沫核，可以通過氣溶膠的形式漂浮至遠處，造成遠距離的傳播。含有活性致病物的飛沫/飛沫核散佈在空氣中，人體吸入後導致感染。
病毒等在空氣中並不是獨立存在的，它們需要依附在顆粒物上才能進行宿主之間的交叉感染。因此口罩"捕捉"病毒的機理主要是過濾這些飛沫或者飛沫核。那口罩是如何實現在保證正常呼吸的同時又能過濾這些病毒的呢？
首先我們先來看口罩的結構，口罩結構一般分為3層，外層一般為非織造布，芯層為熔噴布，內層為皮膚親和的非織造布。
外層具有抗溼性，可以阻隔飛沫、血液、體液。但這還不足以阻隔病毒微粒，其過濾性能主要取決於芯層的過濾性能。
目前醫用口罩的芯層都為pp(聚丙烯)熔噴非織造布,該纖維直徑在幾微米到幾十微米之間，因大小不一的超細的纖維直徑以及雜亂無序的排列，所以其具有三維多孔結構，以及大量的微小孔隙。(所以無熔噴層的普通口罩是不能用於防護病毒的。)
熔噴工藝原理可參考下圖：
口罩潔淨情況下芯層微觀結構可以參考下圖：
高中物理告訴我們，懸浮在氣體中的細小微粒會做永不停息的無規則運動，在擴散到芯層時，因芯層有雜亂無序且細小彎曲的通道，微粒與纖維結構發生碰撞的機率會大大增加，因而達到捕獲微粒的效果。
另外我們在呼吸時，微粒也會隨著流體運動，這些微粒會因為慣性、重力、範德華力等原因，與纖維發生碰撞，從而被纖維吸附。
口罩佩戴後的芯層微觀結構可參考下圖：
到這我們大概明白了，口罩過濾病毒微粒的原理，主要是芯層材料的過濾性，並且芯層越厚過濾效果越好。
但是這又有一個問題，芯層太厚，會增加呼吸阻力，那如何在保持過濾效果良好的同時，還能保證呼吸的通暢性呢？
答案就是駐極工藝了，初中物理告訴我們當一個帶有靜電的物體靠近另一個不帶靜電的物體時，由於靜電感應，沒有靜電的物體內部靠近帶靜電物體的一邊會集聚與帶電物體所攜帶電荷相反極性的電荷，由於異性電荷互相吸引，就會表現出"靜電吸附"現象。
駐極工藝就是讓口罩的芯層帶上靜電，pp(聚丙烯)具有較高的電阻率和電荷容量，是一種製造駐極纖維的理想材料。實驗表明，經駐極處理的聚丙烯熔噴非織造布，在自然狀態下存放1440小時，其過濾性能仍可保持不變。（生產中為增強靜電存儲效果，會在材料中添加少量電氣石）
駐極原理示意圖：
手殘圖，將就著看吧
實驗表明，駐極處理可以在不改變呼吸阻力的情況下（民用口罩吸氣阻力小於135 Pa, 醫用口罩吸氣阻力小於343.2 Pa），達到95%的過濾性。
值得特別注意的是，人體呼出的水汽會使得芯層所帶的電荷慢慢流失，這會降低口罩的過濾效果，電荷流失後，過濾性能可能回到35%左右。因此還是要合理重複利用口罩，現在大家都能買到口罩了，儘量還是一天一換/二換吧。
以上就是關於口罩是如何"捕捉"病毒的原理啦。大家還有什麼想了解的，可在下方留言哦！
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