预防新冠自制口罩的终极指南

Top 5 DIY Mask Materials

一个多月前,我们发布了第一篇关于《自制口罩的最佳材质》数据的文章。现在美国疾病控制与预防中心建议每个人都应该戴上口罩,这就引起了一场自制口罩的全球运动。

自制口罩的最佳材质》这篇文章(浏览量超过1000万次!),是关于口罩材料测试的一次初探,但数据并不完整。

所以在过去几周里,我们一直在努力测试一些之前遗漏的、和被大家询问多次的材料。从咖啡滤纸和床单,到可重复使用的无纺布购物袋、法兰绒和Scott蓝色纸抹布,我们都做了测试。

而且我们的同事还提出了自制口罩需要注意的问题,比如材料的透气度。让我们直接看看数据吧。

 

 

我们选了哪些新的自制口罩材质?

 

在本次测试中,我们总共测试了30种新材料,是剑桥研究中测试种类的三倍。

 

Smart Air聪明空气为预防新冠病毒,测试30多种自制口罩材质。

 

我们在众筹平台上开启了投票,根据大家投票出的材料结果进行测试,如果你们有想要了解的材料,还是可以告诉我们!我们会继续做测试,不断分享更新的数据。

 

 

自制口罩测试步骤

 

我们模仿了剑桥大学研究者们使用的亨德森装置。在我们的设备中,左边放一个风扇,把空气和颗粒吹过右边的自制口罩材质。

 

测试自制口罩效果的步骤及设备

 

在自制口罩材料的另一边,用Met One GT-521颗粒计数器测量透过口罩材料的颗粒数量。我们测试了比较大的1微米颗粒,约是埃博拉病毒的大小;和比较小的0.3微米颗粒,大约是天花病毒的大小。而COVID-19冠状病毒本身是0.06-0.14微米,在水中是5-10微米大小。

 

新型冠状病毒颗粒大小

 

通常来说,0.3微米是最难过滤的颗粒大小,所以我们把0.3微米作为测试标准,然后保守给出每种材料的测试数据。测试方法的细节都是公开的,可以在我们的文章《DIY口罩材质测试的补充数据》里看到。

 

 

自制口罩测试结果:埃博拉病毒大小的颗粒(1微米)

 

对于埃博拉病毒大小的颗粒,N95口罩、医用外科口罩和HEPA滤网的过滤效果最好,可以过滤超过99%1.0微米及以上的颗粒。其次,HERO咖啡滤纸过滤了98%的颗粒,厨房纸巾、帆布、牛仔布和纯棉床单也都在90%以上。

 

自制口罩材质过滤1.0微米颗粒的过滤效果

 

虽然有些材料的过滤效果不太好,但至少都能过滤50%以上的颗粒。效果最差的四种面料分别是羊毛围巾、涤纶围脖、棉质头巾和浅色围巾。

 

自制口罩测试结果:天花病毒大小的颗粒(0.3微米)

 

对于0.3微米的颗粒,这些材质的过滤效果便大不相同。N95口罩、HEPA滤网和外科口罩的过滤效果依然是最好的,其过滤效率都超过了75%。但是,这些材料在捕捉小颗粒时,始终比捕捉大颗粒要少。

 

自制口罩材质过滤1.0微米颗粒的过滤效果

 

在家用材料中,HERO咖啡滤纸排在第二名,过滤了62%的颗粒。但只有四种材质的过滤效果超过了48%40D尼龙、CHEMEX咖啡滤纸、厨房纸巾和帆布。

而另一些材料的效果就有点惨不忍睹:头巾、围脖、围巾、除尘布和纯棉T恤的过滤效果都不到10%

 

 

规格的问题

 

在此特别说明一下纯棉T恤。因为剑桥大学的研究人员推荐纯棉T恤是自制口罩最好的材料之一,但在我们的测试中,它只过滤了3.4%0.3微米颗粒,而双层纯棉T恤过滤了15%的颗粒。

我们怀疑这是因为T恤的材质有所不同,我们测试的材质更为轻薄。制作口罩,材料的重量和厚度都是影响结果的重要因素。

 

测试Smart Air 100%纯棉T恤作为自制口罩材质的效果

 

 

这种自制口罩的材料最差!

 

我们测试的三条围巾,都过滤了不到10%的小颗粒。效果最差的是100%的苎麻(类似亚麻)围巾,只过滤了2.8%

美国总统特朗普建议用围巾来做口罩,但数据显示,围巾在过滤病毒颗粒方面是最差的。

 

Smart Air测试结果发现特朗普建议的围巾是最差的自制口罩材质

 

天然纤维比合成纤维好!

 

从这些数据中我们得到了一个非常重要的信息,天然纤维(比如棉和纸)通常比合成纤维(比如涤纶和聚丙烯)的过滤效果更好。

合成纤维比较光滑、均匀,而天然纤维就比较粗糙、不规则。

天然纤维的不规则性似乎帮助了它更好的通过布朗运动Brownian motion)捕捉微小颗粒。

 

天然纤维比合成纤维更适合做自制口罩

 

 

最好的过滤材料,却不是最好的口罩材料

 

根据这些数据,咖啡滤纸和尼龙布是自制口罩的最佳材料。但是我们更推荐使用纸巾、牛仔布(10盎司)和纯棉床单(120支)。

为什么呢?因为当Smart Air的工程师Paddy把咖啡滤纸和尼龙床单放到嘴边时,他发现自己几乎没办法呼吸。也就是说,在选择口罩材料时,透气性是非常重要的。

 

自制口罩的一个重点是材质的透气性

 

 

这些自制口罩材料的透气性好吗?

 

为了测量每一种材料的透气性,我们记录了将一定量空气吹过每种材料所需的风扇功率。你可以把它想象成你的肺要通过这些材料呼吸,需要付出的力量。下面是测试结果:

 

Smart Air测试自制口罩材质的透气性

 

很遗憾,大多数擅长过滤颗粒的材质,同时也是最不透气的。确实,一张非常厚实的咖啡滤纸可以有效过滤颗粒物,但它同时也不会让太多空气通过。

两层100%纯棉T恤、内衣垫、70D尼龙、擦手纸巾、棉质床单(120支)、牛仔布(10盎司),它们的透气效果都在医用外科口罩和N95口罩之间。

 

3M N95口罩预防新型冠状病毒

 

 

透气性和过滤效果:自制口罩的最佳组合

 

衡量透气性和过滤效果,我们建议下面三种材质:

  • 厨房纸巾
  • 牛仔布(10盎司)
  • 100%纯棉床单(80-120支)

内衣垫的效果相当不错,过滤了14%0.3微米颗粒和76%1.0微米颗粒。虽然男士们应该不好意思在公众场合把它戴在脸上,但不得不说它的确是一种又奇特又有效的口罩材料。

 

内衣垫是一个不错的自制口罩材质

 

0.4-0.5毫米厚的帆布,比外科口罩、甚至纯棉T恤的透气性更好。

 

0.4-0.5mm厚的帆布是自制口罩不错的材质

 

但是,如果你家里没有更厚的布料,我们的数据表示,双层纯棉T恤依然是自制口罩不错的选择。

 

 

如何找到最好的面料:最便宜的测试方法

 

对于我们的数据还有一个问题,T恤和床单的材质是不同的,有厚有薄。如何保证你家的材料和我们测试的一样呢?

没有3000美元的激光颗粒计数器,这里有一个简便的方法:尝试最便宜的测试

  1. 把你的材料拿到阳光下
  2. 看有多少光能穿透它
  3. 把它和这张图进行比较,来评估材料的效果

 

Smart Air测试自制口罩材质

 

 

划重点:自制口罩的终极材料

 

像咖啡滤纸这样的材料在过滤较小颗粒方面表现得非常好,但它的透气性不佳,不适合做成口罩。那考量到透气性和过滤效果这两个要求,自制口罩的最佳材料是:

  • 牛仔布(10盎司)
  • 床单(80-120)
  • 纸巾
  • 帆布(0.4 -0.5毫米厚)
  • Scott蓝色纸抹布

 

Smart Air推荐自制口罩最佳材质前五名

 

资助声明&感谢支持公开测试数据的人们

 

我们做的测试都是无偿的。作为一家社会企业,Smart Air社会使命是提供给大家方便获取的信息和工具,保护人们免受空气污染的的危害。我们这样做不是为了赚钱,而是为了帮助我们所生活的社会。

从西班牙到越南都有支持我们公开数据测试的人们。这些善良的人们包括:Joni,一个患有肺部疾病的残疾老兵;还有在美国RochesterK. Sue,她把对我们的捐款当做她70岁的生日礼物。

如果你想帮助、支持我们测试更多材料,可以查看我们的活动 : https://fundly.com/best-diy-mask-materials

P.S. 10盎司的牛仔布是什么?

 

牛仔布通常用每平方盎司的重量来衡量,也就是每平方码的克重。一平方码10盎司的牛仔布约重340克。牛仔面料被分为轻型、中型和重型,低于12盎司的牛仔裤是轻型”的,所以你可以把我们测试的10盎司牛仔裤想象成轻型的牛仔裤。

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