美國總統特朗普與 3M 公司在本週一達成和解，一場因口罩而起的爭執得以平息。
此前，特朗普批評 3M 公司沒有生產更多 N95 口罩，一度要援引《國防生產法》，迫使 3M 公司按需生產 N95 口罩，還宣佈將禁止緊缺醫療物資的出口，其中包括口罩等資源。3M 就此發出警示，3M 公司是很多國家的主要口罩提供商，限制出口有巨大人道主義代價，且限制出口有可能招致其他國家反制，反而影響 3M 生產能力。
如今，特朗普和 3M 的故事圓滿結束，美國政府未來 3 個月從 3M 公司購買近 1.67 億隻口罩。根據 3M 的公告，這些口罩將主要從其在中國的工廠生產。
中國是世界最大的口罩生產和出口國，年產量佔全世界的 50%，但就 N95 單品來說，3M 公司的產能基本與中國相當。 根據 3M 官網信息，其 N95 產能目前已經“達到每月接近 1 億隻，相當於年產 11 億隻口罩的規模。”而截至目前，中國醫用 N95 口罩的日產能攀升至 340 萬隻，年產能約為 12 億隻。
圖｜ 3M 口罩包裝（來源：3M）
3M 的 N95 口罩生產能力如此強悍，但口罩的銷售收入在 3M 的財報中甚至都“不值一提”。作為一家“挖礦起家”的百年老店，3M 已經開發了近七萬種產品，從家庭到醫療、建築、電子、軍備各個領域。
N95 口罩，讓 3M 被中國人所周知，它究竟是一家怎樣的公司？
N95 如何被國人熟知
1984 年，3M 成立中國公司，率先將個人防護產品引入中國。進入中國市場的 3M 口罩主要常見於工業，比如礦產、鋼鐵、造船廠的工人。這一類口罩上面大都簡短地標註了型號和使用警告，風格粗獷，沿用至今。3M 還為企業工人提供免費的防護培訓。
N95 口罩是 3M 的拳頭產品。它指的是防護級別，即在嚴格的測試條件下，N95 口罩能夠將空氣中的懸浮顆粒物過濾掉至少95％。
2003 年非典疫情發生前，中國幾乎沒有醫療專用防護品標準，更別提數據如此細化的醫用口罩等級。當時，國內醫用口罩普遍使用紗布材料，國家標準口罩最低的紗布層數不少於 12 層，紗布的層數就代表著口罩過濾效果的高低。
那麼，紗布口罩的防護效果如何呢？北京醫療器械質量監督檢驗中心在 2003 年曾進行測定，發現 16 層普通材料口罩過濾效果為 24%，24 層普通材料口罩過濾效果是 36.8%。也就是說，這些口罩並不能有效過濾各類病毒。
正是在非典期間，N95 口罩開始較多地被國內醫院所採用。儘管不像在此次新冠疫情期間這麼強調 N95 作為首選，但當時也有個別媒體報道了世衛組織推薦 N95 規格口罩的觀點，並用 3M 公司的產品作為範例。當時的佩戴方法圖解，大多也用 3M 8210 這款來示範。另外，新聞節目中的醫護人員也在佩戴 3M 的口罩和防護服。
N95 從 2011 年左右再一次進入大眾視野。 “PM2.5 ”“霧霾”頻頻出現在媒體報道中，尤其在 2013 -2014 年，前兩個詞與“3M 口罩”出現了同步的搜索高峰，他家的口罩被“防霾”帶火了。據報道，2013 年 3M 中國通過各種渠道銷售的口罩價值超過 1 億美元，而當年整個 3M 中國的銷售額約 30 億美元。
圖 | 2011 年左右，“PM2.5 ”“霧霾”頻頻出現在媒體報道中，尤其在 2013 -2014 年，前兩個詞與“3M 口罩”出現了同步的搜索高峰（來源：百度指數）
如今，N95 口罩除了工業防護和醫用外，防霧霾也成為一大品類。中國人對健康的關注催化了 N95 口罩在中國的流行。
2014 年左右，3M 的口罩從安全與標識事業部轉向了消費品事業部，這也正式標誌著，它的口罩和它的透明膠帶、便利貼、百潔布一樣，從工業跨界成為了民用快速消費品。
令人疑惑的是，多年以來，國內口罩產量如此之高，為什麼沒有崛起一家足以匹敵 3M 的口罩巨頭呢？
很大一部分原因在於，經歷過非典和霧霾之後，3M 甚至不需要自己宣傳就被消費者所熟知。
長期以來，國內民用防護口罩一直都沒有國家標準，消費者認知模糊，這種情況一直持續到了 2016 年，國內才推出首個民用《PM2.5 防護口罩》團體標準。而此前，3M 一直在積極參與政府防護標準的制定，塑造了自身的權威性。
圖 | 1 月 30 日凌晨，佛山警方在南海區西樵鎮百東村搗毀一個涉嫌非法生產假冒品牌口罩的地下作坊
但此時，消費者心中已經默認把 3M 和 N95、美國標準聯繫在了一起。國內口罩廠家長期以來打“低價牌”，不良商家貼牌、模仿、質量差的表現已經留下了刻板印象。當前我國超半數個體防護用品企業都停留在分散的、手工作坊式的陳舊生產方式上。
3M 也因此集中供應中國市場，在超市、藥店等線下渠道進行了廣泛鋪排，分銷體系較為成熟，迅速佔領了市場份額。
當然，產線保證是 3M 一直能活躍在口罩一線的基礎。3M 在美國的 30 個州都有運營，在美國以外 40 個國家設有工廠。其中，3M 在中國上海有三家工廠：漕河涇工廠、新橋工廠和金山工廠。另外，中國日報報道稱，綠盾維康等廠家在為 3M 代工。
N95 硬核技術中的中國“元素”
說起 N95 口罩的起源，實際上與中國有深厚的淵源。
清末滿洲鼠疫，中國著名醫學家 Lien-teh Wu（伍連德） 用紗布和幾層棉布製作了第一個有過濾效果的口罩，不僅阻止了瘟疫的蔓延，更是成為現代醫學的一個流行象徵。
圖 | 1911 年滿洲瘟疫期間的“防瘟疫口罩”中的醫護人員（來源：劍橋大學）
在之後的兩次世界大戰中，科學家們在伍連德的口罩基礎上，發明了全包裹的空氣過濾式防毒面具，但因為笨重和悶熱又進行了幾次改良。3M 在此過程中積極參與礦務局和美國國家職業安全與健康研究所制定標準的過程。最終 3M 在 1972 年獲批首款一次性 N95 防塵呼吸器口罩。
歷經技術迭代，如今 N95 口罩的主體結構是由表層抗溼層、中間過濾吸附層以及內層貼膚層三部分組成，原材料均為高分子材料聚丙烯。口罩中間層的熔噴布，是 N95 核心技術的體現。
熔噴布的纖維直徑為 1-5μm，細密而錯雜地排列，可以說沒給粉塵、病毒與細菌微沫留任何進入的空檔，發揮著過濾與阻隔的核心作用。同時，熔噴布的纖維表面帶有大量靜電電荷，可通過靜電吸附來捕捉那些更微小的顆粒物。
佩戴 N95 的時間越長，過濾微粒的效率就越高。因為更多的顆粒會堵塞纖維之間的空隙，幫助過濾更多的顆粒，與此同時，使用者的呼吸會變得更加困難。這就是為什麼 N95 一次不能佩戴超過八個小時的原因。 它不會停止過濾，但會增加使用者的呼吸困難。
圖 | 蔡秉燚（左）和劉朝宇（右）在田納西大學實驗室合影（來源：電子科技大學）
華裔工程師蔡秉燚（Peter Tsai）和電子科技大學校友劉朝宇對 N95 口罩的技術提升有重要貢獻。在田納西大學紡織系的蔡秉燚，與當時研究等離子體的劉朝宇共同開展了一個項目，這個科研項目就是為 3M 研製呼吸機及過濾材料，將靜電吸附的原理應用到紡織物上。
為此，要解決兩個主要問題，一個是在常溫常壓下電離空氣，一個是把電離之後的等離子體長期儲存在無紡布等織物上。
他們利用電場使中性的空氣發生電離，產生帶相反電荷的離子和電子，然後通過電場和感應使非織造纖維帶上電。 1993-1994 年，他們在“穩態輝光放電等離子體”研究方面取得重要進展，並共同申請了數個美國專利。
圖 | 劉朝宇的美國專利（來源：電子科技大學）
劉朝宇實現了前者之後畢業離校，蔡秉燚完成了把“穩態輝光放電等離子體”遷移到口罩上的產業化應用工作。
蔡秉燚此前一直都在研究和完善外科口罩和 N95 呼吸機內的過濾織物，目前已花了 30 多年時間開發新的無紡布、超細纖維織物技術。他不斷嘗試優化熔噴工藝，使人們可以直接利用一套成熟的方法，在高壓、高熱空氣下將聚合物拉伸成超細纖維。
依靠他的新方法所得到的帶電非織造布，相比不帶電的織物，過濾空氣中顆粒的能力強了 10 倍，而且還不會阻礙空氣流通。這種技術，成了 N95 口罩的技術基石。
後來，隨著美國製造業尤其是紡織產業向中國轉移，相關技術也傳播到了中國。現任美國弗吉尼亞州紐波特紐斯市美中友好協會主席的劉朝宇多次和蔡秉燚來中國交流。
圖 | 田納西大學材料中心 N95 口罩關鍵材料上電實驗裝置（來源：電子科技大學）
直到 1990 年代，隨著耐藥性結核病開始流行，醫療臨床開始對防護口罩有更高的需求。2003 年，“非典”爆發。江浙一帶成為 N95 口罩的主要產區，在戰勝“非典”中起到了重要作用。期間，蔡秉燚擔任了多家口罩企業的技術指導。
2009 年至 2010 年，在劉朝宇的邀請和牽線下，蔡秉燚訪問了電子科技大學和成都紡織高等專科學校（西南地區唯一的一所紡織學校），併到成都紡專洽談合作，洽談的一個項目就是希望在成都紡專建設一條 N95 口罩的教學生產線，平時用來教學和科研，到了需要口罩的時候，可以隨時生產成品投放市場。可惜，該項目終因資金問題擱淺。
從這些故事線可看到，N95 口罩在應對多種危機中發展了百餘年，這種演變將一直持續到 COVID-19 大流行之後。
經歷兩次世界大戰的“科技雜貨鋪”
在中國人的第一印象中， 3M 首先是一家厲害的口罩工廠，稍微瞭解的人知道這是一個採礦公司起家、後來跑偏了的“膠產品”製造商，還有一些人說 3M“除了上帝，什麼都敢造”，
3M 給自己的官方定義是：科技，改善生活（Science.Applied to Life.）3M 的歷史要從 1902 年說起，5 個年輕人在明尼蘇達州開了一家採礦公司，想開採剛玉來做砂紙。當時起名叫“Minnesota Mining and Manufacturing Co”，也就是現在的“3M”。
圖 | 1900 年代的 3M 辦公室（來源：3M）
不料他們挖到的礦石不是剛玉，而是礦物鈣長石，這種岩石製作的砂紙很不理想，導致銷售疲軟。於是公司在三年之後搬家，從其他渠道購買磨料礦物來製造砂紙。1914 年，第一款 Three-M-ite 磨砂布誕生。研磨產品部門成為 3M 最早的產品部門。
這種砂紙在第一次世界大戰中被廣泛使用，帶來了大量的業務增長。當時，3M 就建立了第一個測試產品質量的實驗室。
圖｜工人使用的 3M 用品（來源：3M）
需要提到的是，為了減少汽車製造過程中的灰塵，他們發明了世界第一款水磨砂紙，這種砂紙沙粒間隙較小，所以磨出的碎末也比較小，配合水使用，可以隨水流出。這能降低研磨過程對汽車表面的損壞，併為員工創造了一個灰塵更少、更健康的工作環境。
1921年，世界上首張防水研磨砂紙 Wetordry 誕生並註冊專利，為工業研磨開創了一個全新的時代。隨後 3M 又開發了一系列研磨領域的高科技產品，3M 無紡布系列產品（Scotch Brite）、3M 金字塔研磨產品（Trizact）、3M 陶瓷磨料系列產品（Cubitron I, Cubitron II）等，這些研磨科技產品都給全球的表面處理技術，包括切割、研磨、拋光行業帶來了巨大的變化。
3M 並未沉浸於工業研磨創新者的定位，而是保持著對新機會的警覺。一次，3M 實驗室助理 Richard Drew 去汽車修理廠測試砂紙，他發現，在雙色噴漆時，使用報紙來分色分界噴塗的效果並不好，於是他開始測試遮蔽膠帶。在當時總裁 William 的支持下，Scotch 品牌膠帶產品線在 1925 年左右誕生。之後還出現了透明膠帶、反光交通標誌、點膠等產品。
圖｜ 3M 旗下產品涉足領域（來源：3M）
這之後，3M 開始日益重視產品的多樣性。
二次世界大戰期間，3M 產品被應用於國防。1946 年，3M 在紐約證券交易所上市，隨後藉助馬歇爾計劃開始佈局歐洲市場。
這之後，3M 的砂紙和膠帶產品一直在持續進化中。 同時，產品矩陣也從工業產品擴充到了磁帶、複印機、禮品裝飾帶、清潔無紡布、便利貼、醫用膠帶、牙科矯正用粘結劑、人造草皮……1969 年，3M 的合成橡膠被用在靴子上，跟著阿波羅號宇航員一起上了月球。
2002 年，“Minnesota Mining and Manufacturing Co” 正式更名為 “3M”，這一年，3M 正好100歲。兩年之後，3M 全球專利數累計突破十萬，3M 中國官網宣稱：“世界上有 50% 的人每天直接或間接地接觸到 3M 的產品”。
用科學改善生活，這或許是 3M 繼 “15% 法則”（研究人員可以將一天中 15% 的時間花在自己喜好的項目上）之外的，值得引發思考的定理。
圖 | 被粘貼在機翼表面的 3M 鋁箔膠帶（來源：3M）
拿膠來講，3M 的膠帶可以用來辦公貼紙，快乾膠可以粘鋼管和陶瓷，VHB 膠帶甚至可以用來修飛機、替代鉚釘和螺栓粘外牆、貼 145 磅（約 65 公斤）重的鋼板搭建音樂廳屋頂。只要是需要連接和粘合的場景，3M 似乎都想做出專用的產品。
單是為了測試膠的材料屬性，3M 建造了眾多實驗室，每個實驗室專注於其中某一項的性能，每一臺測試設備背後都有一位資深的科學家和研究人員。
3M 更像是一個在探索自然和科學規律的同時，科學地打磨產品的老匠人，口罩只是其眾多產品中意外走紅的一個。
