重新设计的口罩，提供更强的防护和舒适度

想象一下，一种可重复使用的口罩可以保护佩戴者和周围的人免受COVID-19的感染，戴上一整天都足够舒适，而且不需要经常调整。基于数十年的过滤和纺织材料经验，佐治亚理工学院的研究人员设计了一种新的口罩，旨在实现这一目的，并提供了计划，以便个人和制造商可以生产。

佐治亚理工学院的模块化口罩结合了阻隔过滤材料和可拉伸织物来固定它。用于测试的原型在头部后部使用钩子和眼扣来保持口罩，并包括一个可选过滤器的口袋，以增加保护。经过20次清洗，这些样品并没有缩水或变形。

“如果我们想重新开放经济，让人们重返工作岗位，我们需要一种既舒适又有效的口罩，”佐治亚理工学院可隆教授桑德拉桑·贾亚拉曼说材料科学与工程学院“，．“我们采取了基于科学的方法来设计更好的口罩，我们非常热衷于将其推广出去，这样人们就可以用它来保护自己和他人免受伤害。”

现有的可重复使用的布口罩的根本缺陷是，它们与N95口罩不同，N95口罩是为个人用户量身定制的，它们会在边缘泄漏空气，绕过过滤机制。这可能会使病毒颗粒(大液滴和较小的气溶胶)进入用户吸入的空气，并使感染者的颗粒离开口罩。

漏眼镜的问题体现在人们对眼镜的抱怨中，因为呼出的气体漏在鼻子周围，眼镜会起雾，让人们不太可能戴眼镜。佩戴者在不断调整口罩时也会出现合身问题，他们在接触其他表面后再接触口罩时，可能会污染自己。

为了解决泄漏问题，贾阿拉曼和首席研究科学家Sungmee Park发明了一种由两部分组成的口罩，它像许多N95口罩一样固定在头部后面。前面的部分-屏障组件-包含过滤材料，轮廓紧密贴合，同时留出鼻子和嘴巴前面的空间，以避免呼吸限制，并允许不受限制的说话。它由运动服中使用的吸湿材料制成，包括一个口袋，其中可以插入过滤器，以提高过滤效率，从而增加保护。这种可洗涤的织物过滤器是由氨纶和聚酯纤维混合制成的。

面具的第二部分由可拉伸材料制成。可拉伸部分的耳朵上有孔，可以帮助口罩定位，它可以固定口罩的前部，并使用传统的挂钩和小孔硬件进行紧固，这种机制已经在服装中使用了几个世纪。

贾亚拉曼说:“我们希望人们每次都能把口罩戴在正确的地方。”“如果你不能正确和轻松地定位它，你将不得不继续摆弄它。我们一直在电视上看到人们调整口罩，让它们降到鼻子以下。”

除了控制空气泄漏外，设计一个更好的口罩还需要在过滤效果和用户呼吸质量之间进行权衡。如果口罩使呼吸过于困难，使用者就不会使用它，从而降低了对口罩要求的遵守程度。

Park说，许多现有的口罩设计试图通过增加层数来提高过滤效果，但这可能并没有看起来那么有用。她说:“我们测试了16层手帕材料，随着我们增加层数，我们测量到呼吸阻力的增加。”“虽然呼吸阻力增加了，但过滤效果并没有我们预期的那么好。”

贾亚拉曼说:“光有良好的过滤效率是不够的。“贴合度、过滤效率和停留在正确的位置，这三者的结合造就了一个好的口罩。”

这款口罩的可拉伸部分是由氨纶(Spandex)和莱赛尔(Lyocell)混合面料制成的，可以在头部周围和下巴下方拉伸。研究人员用一条缝有褶皱的编织松紧带盖住鼻子顶部。

研究人员用合成材料而不是棉花制作了口罩原型。虽然棉花是一种天然材料，但它会吸收水分并将其贴在脸上，降低透气性，并可能为微生物的生长创造一个“培养皿”。

帕克说:“口罩已经成为我们衣柜里必不可少的配饰，并为我们戴口罩的感觉增添了社交色彩。”所以，面具的材料有各种各样的颜色和设计。贾亚拉曼说:“要想拥有一款既能保护个人，又能让他们看起来漂亮、不那么忸怩不安的口罩，外形和功能相结合是关键。”

贾亚拉曼和帕克的工作并非始于Covid-19大流行。10年前，他们从疾病控制和预防中心获得了资金，用于研究禽流感爆发期间的口罩。从那时起，贾亚拉曼一直是美国国家医学科学院(National Academy of Medicine)多项倡议的一部分，旨在提出改善呼吸保护的建议。

贾亚拉曼说，COVID-19大大增加了使用口罩的重要性，因为不知道自己被感染的人在无症状和症状前接触了口罩。虽然气溶胶对传播的影响比例仍在研究中，但它们可能会增加不泄漏口罩的重要性。

Jayaraman和Park在《纺织学会杂志》上发表了他们的建议，并将向个人和制造商提供口罩的规格和图案。必要的材料可以从零售面料商店获得，说明书描述了如何测量定制口罩。

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