近日，中國(guó)工程院院士陳建峰帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，面向應(yīng)急時(shí)期口罩重復(fù)使用的問(wèn)題，開(kāi)展“口罩荷電再生技術(shù)研究”并取得初步成效——僅靠普通家用電吹風(fēng)機(jī)、電風(fēng)扇、電子點(diǎn)火器就能讓失效的口罩“浴電重生”。

　　這到底靠不靠譜，有什么科學(xué)原理呢?我們一起來(lái)了解。

　　神奇的靜電吸附層

　　“整體看來(lái)，口罩過(guò)濾的原理主要是利用靜電吸附以及纖維排列后對(duì)超細(xì)顆粒和飛沫的阻隔，口罩中間的荷電層對(duì)于攜帶病毒細(xì)菌等微?；蝻w沫防護(hù)起到重要作用。”該研究技術(shù)負(fù)責(zé)人北京化工大學(xué)教授王丹介紹。

　　以醫(yī)用外科口罩(普通3層平面無(wú)紡布口罩)為例，結(jié)構(gòu)包括外層無(wú)紡布，防止液體飛濺及大顆粒物;中層靜電熔噴無(wú)紡布，即荷電層，利用靜電吸附作用有效阻隔微小顆粒，特別是攜帶納米級(jí)病毒的微粒或飛沫，實(shí)現(xiàn)對(duì)病毒等微粒的有效阻隔;內(nèi)層無(wú)紡布，用于阻隔呼出的水汽。

　　為什么口罩用了一段時(shí)間就得廢棄?主要原因就在于口罩中層靜電過(guò)濾作用的失效。

　　原來(lái)，日常生活場(chǎng)景不同于醫(yī)院的手術(shù)室、病房，接觸到體液直接噴濺的情況比較少，除去由此直接帶來(lái)口罩的臟污之外，細(xì)菌病毒在靜電層的沉積、哈氣(水汽)對(duì)于荷電層靜電的消除都會(huì)損傷其過(guò)濾效果。

　　這就可以解釋為何口罩佩戴一段時(shí)間后就會(huì)失效。王丹打了一個(gè)形象的比喻：“在干燥的環(huán)境下，很多人穿的毛衣都會(huì)產(chǎn)生靜電現(xiàn)象，靜電是很容易在這樣一些纖維材質(zhì)的東西上面積累的。但是假如毛衣沾水，等同于口罩沾上了口中呼出的水汽，靜電就會(huì)消失。”

　　消耗完所有的靜電，也就等于透支了這只口罩的重要潛力。因此，應(yīng)急之下若想重復(fù)使用口罩需要重點(diǎn)考慮兩點(diǎn)：一是如何殺死或者去除沉積到口罩上的細(xì)菌病毒;二是如何為中間靜電層補(bǔ)充靜電。

　　口罩可重復(fù)使用的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題就是如何在不破壞口罩材料及微觀結(jié)構(gòu)的情況下，重新將外界電荷轉(zhuǎn)移至中層無(wú)紡布。

　　家用電器給口罩“充電”

　　日常生活中靜電無(wú)處不在，想要在家用條件下就能應(yīng)急重復(fù)使用口罩，研究人員提出了采用便攜式靜電發(fā)生器對(duì)普通一次性醫(yī)用平面無(wú)紡布口罩進(jìn)行二次荷電處理，使其再生靜電效應(yīng)以達(dá)到可重復(fù)使用的技術(shù)方案。

　　“通俗來(lái)說(shuō)，吹風(fēng)機(jī)吹頭發(fā)，頭發(fā)會(huì)很蓬松就是一種靜電現(xiàn)象。那么吹風(fēng)機(jī)鼓動(dòng)空氣熱運(yùn)動(dòng)，理論上也可以累積靜電到口罩中間層為口罩‘充電’。”王丹解釋。

　　首先，研究人員將使用后的一次性醫(yī)用無(wú)紡布口罩置于熱水中做消毒殺菌清潔處理，隨后采用電吹風(fēng)機(jī)、電風(fēng)扇、電子點(diǎn)火器等對(duì)失效的口罩進(jìn)行吹干荷電處理，證實(shí)口罩可重新荷電而再生靜電效應(yīng)。

　　基于此，研究人員提出應(yīng)急時(shí)期一次性醫(yī)用無(wú)紡布口罩荷電再生辦法，具體步驟如下：

　　1.將用過(guò)的一次性醫(yī)用無(wú)紡布口罩置于大于56℃熱水中浸泡30分鐘【參考《新型冠狀病毒肺炎防控方案(第四版)》56℃ 30分鐘可有效滅活病毒】，通常沸水與室溫水(按20 ℃算)1:1混合后約為60 ℃，為提高滅毒殺菌效果，可適當(dāng)提高沸水比例。

　　2.將口罩從水中取出，甩掉表面液滴，平放在干燥的絕緣材質(zhì)表面(如桌布、床單等)，用電吹風(fēng)機(jī)吹烘約10分鐘吹干并荷電，或用普通電風(fēng)扇吹口罩約15分鐘，或用普通家用電子點(diǎn)火器對(duì)口罩進(jìn)行全面覆蓋的“電擊”，通過(guò)口罩內(nèi)部纖維的摩擦或外部放電等，使口罩材料重新荷電。

　　3.在絕緣桌面上灑一些碎紙屑，將荷電后的口罩平放并使外層接近碎紙屑，距離約1毫米但并未接觸時(shí)，可觀察到口罩對(duì)碎紙屑的靜電吸附現(xiàn)象，認(rèn)為口罩荷電成功，可以再使用;如靜電吸附現(xiàn)象不明顯，則延長(zhǎng)電吹風(fēng)吹烘口罩的時(shí)間，再次通過(guò)“紙屑吸附”檢驗(yàn)荷電情況，至荷電成功，可以再使用。

　　為進(jìn)一步驗(yàn)證采用家用器件使口罩重新荷電的可行性，研究人員展示了用普通家用打火機(jī)拆下的點(diǎn)火器作為靜電發(fā)生器，在口罩特定部位進(jìn)行“電擊”(范圍1cm × 1cm，約10秒)。結(jié)果同樣發(fā)現(xiàn)，“充電”后的口罩，可以吸附小紙屑，荷電效果顯著。

　　適用于較低風(fēng)險(xiǎn)暴露人員

　　不過(guò)，這種人工“充電”的口罩是否可以達(dá)到和出廠口罩同樣的防護(hù)效果?浙江藍(lán)禾醫(yī)療用品有限公司總經(jīng)理曹軍解釋?zhuān)糜诳谡值娜蹏姴荚谏a(chǎn)過(guò)程中，多采用靜電駐極技術(shù)，其荷電量較大。“從物理本質(zhì)上，兩次‘荷電’是同一回事，但電荷密度或有所不同。”

　　德國(guó)鼎衛(wèi)科技有限公司研究人員丁浩旻博士介紹，目前試驗(yàn)測(cè)試表明該技術(shù)方案對(duì)水洗后的口罩進(jìn)行二次荷電處理，可恢復(fù)其大部分的原有帶電量，保持良好的靜電攔截微粒能力。

　　“這是為解決非常時(shí)期口罩再生重復(fù)使用問(wèn)題，提供的一種簡(jiǎn)便易行的方法思路，目前僅針對(duì)普通一次性醫(yī)用平面防護(hù)口罩的重復(fù)使用。”王丹說(shuō)。

　　研究人員特別強(qiáng)調(diào)，再生口罩作為非常時(shí)期應(yīng)急之用，適用于較低風(fēng)險(xiǎn)暴露人員重復(fù)使用。不推薦用于密切接觸患者的人群、醫(yī)護(hù)人員及實(shí)驗(yàn)室工作人員。

　　(作者為《中國(guó)科學(xué)報(bào)》程唯珈)