納米纖維與氣溶膠的互動竟然有這樣的效果

根據世界衛生組織截至2021年9月7日的新冠疫情統計數據，自爆發以來，COVID-19病毒已經在全球范圍內感染了超過2.209億人，并奪走了超過450萬人的生命。然而，許多醫學專家認為口罩在減緩病毒傳播和保護人類健康方面發揮了相應的作用。

隨著對納米纖維制造的日益關注，提高口罩功效的創新導致更高的過濾效率、更大的舒適度和更輕松的呼吸能力。然而，微小液滴對納米纖維的完整性的影響相對不清楚。

在AIP出版社出版的《流體物理學》中，來自中國南方科技大學的研究人員通過納米纖維與水氣溶膠接觸互動的可視化來研究這些模糊不清的問題。

“當COVID-19首次出現時，各地的口罩都極其短缺，人們想出了各種方法來‘恢復’使用過的口罩。這就像一場廚師比賽，涉及到煮、蒸、烤，甚至是熏，”共同作者于博洋說。“我們的直覺告訴我們這不可能是正確的。我們必須研究一下，看看納米纖維到底發生了什么。”

于博洋和他的同事使用高速顯微鏡視頻系統地觀察了由不同接觸角、直徑和網眼大小的聚合物制成的納米纖維在水氣溶膠暴露下的演變。

“拍攝納米纖維就像給嬰兒拍照，”于博洋說。"他們不喜歡停留在原地看鏡頭。這是因為納米纖維非常柔軟和脆弱，特別是在氣溶膠流的吹佛下。但只要有足夠的細心、耐心和運氣，我們最終得到了用于分析的漂亮照片。"

產生的圖像顯示，納米纖維在"液滴捕獲階段"以及隨后的液體蒸發階段不可逆轉地凝聚，大大減少了捕獲氣溶膠的有效纖維長度。它們表明疏水性和正交織的纖維可以減少毛細力并降低纖維的凝聚率。

“我們證實了三件事，”共同作者鄧巍巍說。“第一，納米纖維在捕捉氣溶膠中的液滴方面非常出色。第二，納米纖維在捕獲氣溶膠后被粘合在一起。第三，這種結合是緊密和不可逆的，即使在捕獲的液滴蒸發后也是如此。”

"濕潤的纖維傾向于相互結合，就像濕毛發傾向于捆綁在一起一樣。這是因為毛細力，隨著尺寸尺度的縮小，毛細力變得占主導地位，它對納米纖維來說是非常強大的。"

該研究的發現有望幫助改善用納米纖維制造的口罩的設計、制造和使用。它們為經常更換口罩的需要提供了直接的視覺證據，特別是在寒冷的環境中。

"冬天來了，"鄧巍巍說。"當外面很冷時，你的呼吸含有更多的飛沫，可能會使納米纖維網更快地崩潰。"

關鍵詞： 氣溶膠 納米纖維 互動 口罩 防護效率