预防新冠自制口罩的终极指南

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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295 评论
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Martine
2021-01-07 3:33 pm

I’m looking for data that would compare fitted vs unfitted face covering for the best house matérial and the surgical mask. Thank for your efforts and this informative article

Angela Andrews
2020-10-14 4:51 pm

Right from the start I kept reading that polypropylene was the best so that’s what I’ve been making, but I keep finding other studies that use other materials, why is polypropylene not mentioned or studied more ?‍♀️

Adam E Hufford
2020-09-29 3:41 am

Hi. I make masks and have a question. Basically, I have a three layer design. 9-10oz Duck canvas/4oz… 阅读更多 »

最后由Adam E Hufford编辑于5 年 前
Robert Slack
2020-09-26 9:17 pm

Hi Paddy

This seems to assume you breathe “through” the mask. Many people breathe around the edges since most masks are not a close fit.

Breathing “in” may mean people tend to breathe through the mask, as it is sucked to their faces. Breathing out tends to blow the mask away, so air can escape around the edges; especially when people cough or sneeze. Since the main reason for wearing masks is to reduce the spread from infected people, masks with a soft cotton wool lining pad might be best…it may act both as an absorber and as a seal.

Emi
2020-09-12 12:36 pm

What about 180 tpi batik fabric? I’m trying to find information and can’t.

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