请问:如果口罩可以重复使用能够带来什么好处?

最近新型冠状病毒蔓延,口罩产能不是非常充裕,很多人因为没有足够的口罩而影响正常生活,甚至有的人出门不带口罩不是因为安全意识不足而是因为实在没有口罩了,而又不得已要出门。不过普通人群的生活圈并不是经常能接触到病毒,大家频繁的更换口罩会照成资源一定的浪费,也非常的不经济环保(毕竟口罩也这么贵了),如果口罩能够反复使用就能大幅度解决以上这些问题,口罩压力能够减轻,也能让一线真正需要口罩的人员获得充足的资源,假设一个口罩能够反复使用5到10次,那么一周消耗的口罩数量就相当于现在一天的口罩消耗数量,由此看来,研究如何让口罩可以重复使用的方法远比加紧口罩生产更重要。那么找到一个科学合理的口罩重复使用的消毒处理方法,应该是一个非常值得社会各界人士关心的问题。政府方面可以组织专家进行专业的试验以及测试,工程师可以设计相关产品进行市场化,媒体可以向公众科普专业的口罩重复利用的方法等。

为什么口罩不能直接重复使用呢?

解决问题的最好办法就是直面问题,知己知彼,百战不殆。

为什么我们的口罩不能直接重复使用?这个常识问题大家都知道,口罩主要通过过滤材料阻隔和吸附有害物质,这里我们的有害物质主要理解为飞沫,或者病毒颗粒。市面上常见的回答是佩戴4个小时就需要更换口罩了,更换口罩的原因是因为口罩上有害物质比较多了,并且口罩因为长时间的使用吸附效率降低了。

不过这只是大家简单的认知,通过这几天我查阅了二十多份相关的期刊与实验,通过专业的实验表明普通口罩至少可以重复使用十次以上,其过滤效率并不会有太大的降低,更有大胆的实验结论普通口罩重复正常使用50次过滤效率也不会有太大的减弱。(具体的期刊见文章结尾)过滤效率不受影响,那有害物质呢?上面说了我们现在主要认为的有害物质是病毒,或者飞沫,而这些这些东西是可以通过消毒手段去进行清除的。普通家庭经常使用的消毒手段有:紫外消毒,加热干燥,蒸煮,喷酒精消毒等。这里又有专业资深的媒体实验表示,这些方法虽然可以杀毒,但是会破坏口罩纤维影响口罩的过滤效率。对于这个新的问题,我们不能一棒子打死,从实验数据中我们可以看出蒸煮,喷酒精等的消毒方法会导致口罩的过滤效率下降,但是紫外线消毒,加热干燥对于口罩的影响不大,更有实验数据显示这样消毒后口罩的过滤效率反而提高了,不排除实验误差的影响,不过我们可以知道紫外线消毒,加热干燥并不会给口罩的过滤效率带来很大的影响。

通过这些实验,我们看出口罩并不是不能重复利用的,而且有很大的重复利用的潜力。那么为什么市面上都呼吁大家不重复利用口罩呢?可能有相关利益人士能够通过口罩获利,或者大众只看到一些不严谨的结论没有细心去思考,更多的是权威人士没有站出来,市面上没有完备的相关产品,大家不知道怎么样才能让口罩可以重复使用。

怎么样才能让口罩可以重复使用?

说到这里相信聪明的读者已经知道了,通过上面给出的紫外线消毒以及加热干燥的方法就能对口罩进行消毒,可以重复使用。这个是现有的实验数据对于口罩重复利用消毒方法得出的一个结论。

https://www.zhihu.com/question/367525366

这里有知乎更加详细的介绍,如果想看详细的实验报告在文章结尾获取。

就这么简单???

嗯?就结束了?理论上就这样了?

NO,NO,NO并没有,这才刚刚开始,好戏才即将登场呢!

至于最后的结论,心急的同学可以翻到文章结尾。

新的方向

随着了解的慢慢深入,我眼前一亮又了一个新的发现。不过理解这个问题需要有一定的专业知识,小学二年级以下的同学可以先行退散。(毕导滑稽)

上面所说的都是普通家庭使用的普通口罩,不过在调查3M口罩生产线的过程中,我发现它的静电熔喷无纺布材料是口罩又薄,过滤效果又好的关键,并且我们完全可以仿造它生产线上的方法,给口罩进行‘充电’,这个方法甚至可以给普通口罩进行‘赋能’。

和其他科普媒体一样我先和大家科普一下N95口罩结构。

https://zhuanlan.zhihu.com/p/104708482知乎网友更加详细的介绍,我就大致介绍一下

以简单的3层口罩为例,外层材料主要负责阻挡大颗粒物和粉尘,内层材料贴近皮肤,使用舒适的面料以及阻挡水汽(后文会解释湿气会影响过滤效率)。而真正负责过滤0.3um颗粒的是中间层的静电熔喷无纺布。

感谢HomeTest家庭实验室对口罩重复利用的研究

静电熔喷无纺布内部密密麻麻盘根错节的,下面是他的电镜照片。

感谢对口罩重复使用进行过研究的科学家

这么错综复杂的结构并不是为了想用来过滤颗粒的,而是为了增加过滤材料的表面积,为了后面的静电吸附做准备。

将聚丙烯无纺布放在高压静电发生器内,高压碳刷就会释放大量的正负离子,在纤维材料表面形成强大的静电场,这就叫做驻极处理。当我们的聚丙烯无纺布充上大量电荷以后,它可以通过静电直接高效的吸附大量微小颗粒,使过滤效率大幅度提升。

研究结果表明,过滤材料的静电电势越高,电荷密度越大,吸附力就会越强,过滤效率就会越高。

好,现在大家对这个3层N95口罩有了一个大致的了解。不过有人会问,这么薄薄的一层静电吸附材料靠谱吗?放心,在正常的使用中静电吸附的效率非常高,可以比得上其他的材料的高端口罩。不过,口罩上面的电荷是有时效性的,这往往是大家没有注意的地方。特别是在口鼻前方高湿度环境下,水分子对静电吸附材料的吸附效率带来很大的影响。(这样是为什么不能通过蒸煮,喷酒精等方式消毒的原因)。这个过程会影响口罩的过滤材料,导致过滤效率降低,不过我们可以参考静电吸附材料生产工厂里的充电工艺让口罩进行一个‘复活’。在紫外线照射或者加热干燥消毒以后,可以通过给口罩进行电晕放电处理,让口罩重新带上电荷,恢复静电吸附效应,那么口罩又可以重复使用了。

来自百度百科

通过动手实验,我们还发现不光是N95口罩,普通的一次性口罩也可以通过高压电晕充电,使口罩上带有一定的电荷,同样可以吸附轻小的颗粒。那么我们可以认为通过给普通口罩进行充电也可以提高口罩的过滤效率,不过具体的实验数据还是期望有相关的实验室能够做相关实验严谨的证明。(我做实验使用的是负氧离子发生器给口罩进行荷电)

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充了电的口罩就像冬天梳了头的梳子一样,可以吸引轻小物体,直观的表现在梳子可以吸附小纸片,而且纸片越小吸附效果越好。这样我们可以简单的认为物体越小吸附效果越好,特别是吸附比我们头发直径还要小几十倍的飞沫和病毒来说,简直就是轻而易举,所以带静电的口罩可以高效的吸附有害物质。

现在我们总结一下,如果不是有直接污染的普通口罩,经过专业的消毒处理理论上还是可以重复使用的。并且用高压电晕处理能够恢复或者提升口罩的过滤效率,能给口罩的使用者带来更好的保障。

这个想法可能没有那么的新颖,不过我查阅了相关专利后发现市面上并没有这样的产品。

部分思维导图以及申请文案

于是我开始撰写,希望能够通过这个原理,申请口罩消毒以及荷电的一体化设备的专利。在我写到一半的时候,我反应过来,申请专利需要几个月的时间,靠我们一点点的力量去设计产品,生产制造也需要一段不少的时间。而现在正是需要它的时候,等病毒期过了以后我们再制造出来已经晚了。人不能这么自私,所以我们选择把这个方法公示出来,希望能够有更多人可以加入我们,研究口罩的重复利用方法,研发口罩的消毒荷电设备,生产出口罩净化充电的装置,可以让产品走向千家万户,节约口罩的消耗

为了能够有更多的人帮助我们,大家团结一心,相互学习了解,我建了一个QQ交流群(181349865),关于文章中的文献,专利以及自己写的一些方案都会放在交流群中给大家做参考。并承诺本人不会在这个产品上获得一分钱收益,只是希望这个好的想法可以尽快实现,惠及大家。后期我会继续完善对于专利的描述,设计电路图和外壳设计,并在群里公开。也希望有更加优秀的工程师,企业家,以及能做相关实验的研究人员加入,大家能让这个技术越发完善。

面对疫情不光光是一线工作人员的事情,我们作为后方人员也要时刻留意疫情动向,宅在家里就是对疫情做出的巨大贡献。不过,我们不光可以宅在家里刷手机,看电视,玩游戏,还可以多去了解科学知识,了解疫情,去用你的科学知识尝试去研究一些社会需求的问题,在或者动动你的手指,把这个文章转发出去,通过你万能的圈子找到会被这篇文章吸引的工程师,研究人员,政府有关部门或者媒体人等。

宅在家就是我们技术宅的主战场,加油中国!加油武汉!

最后再说一下,抵御病毒的最好办法还是在家里,尽量减少出门。

不出门>新口罩>合理处置的旧口罩>多层棉口罩>来路不正的口罩

对于口罩加热干燥或者紫外线消毒最好的消毒时间各个文章中并没有给出明确的数据,不过查阅各个文章之后给出的经验值是10到30分钟。

(聊城荣恒医疗器械有限公司)