三层口罩最能有效对付大的飞沫

　　如果你要买一个口罩来保护自己和其他人免受新冠肺炎的侵害，请确保这是一个三层面膜。你可能已经听过这个建议了，但是研究人员现在发现了一个额外的原因，为什么三层口罩比单层或双层口罩更为安全。
　　虽然这一建议最初是基于研究表明三层可以阻止小颗粒穿过口罩的空隙，研究人员现在已经证明了这种三层外科手术口罩也是最有效阻止咳嗽或打喷嚏而形成的气溶胶。这些咳嗽的水滴可以穿透单层和双层的口罩，雾化成小得多的雾滴，这一点尤为关键，因为这些较小的雾滴(通常称为气溶胶)能够在空气中逗留更长时间。研究人员研究了一、二和三层的口罩，层层来证明这点。
　　研究小组注意到，单层和双层口罩确实在阻止一些原始液滴的体积方面起到了保护作用，而且比根本不戴口罩要好得多。他们希望他们关于理想的口罩孔径、材料厚度和分层的发现能被制造商用来生产最有效的口罩设计。
　　加州大学圣迭戈大学、印度科学研究所和多伦多大学的这些工程师们使用液滴发生器和高速延时相机发现，与直觉相反的是，含有病毒模拟粒子(VEPs)的大呼吸道液滴在撞上单层口罩时实际上会被雾化，其中许多VEP会通过这一层。把它想象成一个小水滴，当它被一个筛子挤压时，就会变成更小的水滴。对于620微米的小液滴--相当于咳嗽或打喷嚏时的大液滴--单层手术口罩只能限制液滴体积的30%左右；双层口罩的性能更好，限制了液滴体积的91%左右；而三层口罩的液滴喷射量几乎为零，可以忽略不计。
　　病毒载量被困在掩膜层的示意图。
　　＂虽然人们预计，在500-600微米范围内的大型固体粒子应该由平均孔径为30微米的单层掩模来阻止，但我们正在表明，液滴的情况并非如此，＂加州大学圣地亚哥分校机械和航空工程教授、论文的合著者阿比谢克·萨哈(AbHishek Saha)说。＂如果这些较大的飞沫有足够的速度(咳嗽或打喷嚏)，当它们降落在这种物质的一层时，它就会被分散，并通过口罩中较小的孔挤压。＂
　　这就是个问题。液滴物理模型表明，虽然由于重力的作用，这些大液滴预计会很快落到地面上，但现在这些小的，50-80微米大小的液滴会流过口罩的第一层和第二层，在空气中传播到更远的地方。
　　这些科学家们习惯于研究雾滴的空气动力学和物理特性，以应用于推进系统、燃烧或热喷雾器。去年新冠肺炎大流行爆发时，他们把注意力转向了飞沫物理，从那时起，他们就一直在研究这些液滴以及它们在新冠肺炎型疾病传播中的作用。
　　萨哈说：＂我们经常在实验室里做液滴撞击实验。＂＂在这项研究中，使用了一种特殊的发生器来产生一个相对较快的液滴。然后允许液滴降落在一片掩模材料上，这种材料可以是单层、双层或三层，这取决于我们测试的是哪一层。同时，我们使用高速相机来观察液滴发生了什么变化。＂
　　使用液滴发生器，他们可以改变液滴的大小和速度，看看它是如何影响粒子流动的。
　　未来，研究小组计划还将调查不同的口罩材料的作用，以及潮湿或潮湿的口罩对颗粒磨损的影响。
　　更多资料：Shubham Sharma et al, On secondary atomization and blockage of surrogate cough droplets in single- and multilayer face masks, Science Advances  (2021).   DOI: 10.1126/sciadv.abf0452