Что внутри всех этих масок?

May 26, 2023

Самодельные маски стали одним из непреходящих символов пандемии. Но насколько хорошо они сочетаются с респираторами медицинского уровня и хирургическими масками?

Это лучше, чем вы думаете — и ваши выдохи могут действительно улучшить их эффективность.

К такому выводу пришли исследования способности различных тканей фильтровать частицы в условиях, имитирующих те, которые появляются на вашем лице, когда вы вдыхаете в маску. Исследование провели ученые из Национального института стандартов и технологий (NIST) и Смитсоновского института консервации музеев.

Когда началась пандемия, группа ученых NIST начала изучать, насколько хорошо различные материалы тканевых масок фильтруют частицы. Но хотя их первоначальные исследования показали, что плотные хлопчатобумажные ткани фильтруют наиболее эффективно, их работа проводилась в лаборатории с сухим воздухом и с использованием допандемических стандартов для измерения фильтрации маски.

«Эти методы не учитывают то, что я считаю реальными условиями», — говорит Кристофер Зангмайстер, научный сотрудник NIST, который руководил исследованием. Поэтому он и его коллеги изменили свой подход. В своей работе, опубликованной в журнале ACS Applied Nano Materials, они провели новые измерения при относительной влажности 99 процентов. Это похоже на влажность, выделяемую дыханием человека.

Ученые протестировали 32 различных вида ткани, увлажнив двухслойные образцы каждой ткани, прежде чем поместить их перед трубой, из которой выдыхаемый воздух содержал частицы соли примерно того же размера, что и те, которые содержатся в дыхании человека. Затем они подсчитали количество частиц, прошедших через него.

Когда хлопок был увлажнен, он фильтровал значительно больше частиц, чем когда он был сухим. В ходе испытаний эффективность фильтрации тканой фланели из 100 процентов хлопка увеличилась с 12 процентов до 45 процентов.

«Когда частицы попадают во влажную среду маски, они разбухают и их становится гораздо легче фильтровать», — объясняет Зангмайстер. «Это было весьма удивительно».

Команда не увидела такого же эффекта для синтетических тканей, даже для смесей хлопка и полиэстера. Поскольку синтетические ткани отталкивают воду, они не впитывают воздух так хорошо, как хлопок, и их фильтрация не повышается во влажных условиях. Маски N95 и медицинские процедуры работали одинаково во влажных и сухих условиях.

Снимки различных тканей, полученные с помощью электронного микроскопа, выявили еще одну причину, по которой хлопок фильтрует лучше, чем синтетика. В то время как полиэфирные материалы ткутся по единообразному узору, волокна хлопковой фланели под микроскопом выглядят хаотичными. Исследователи считают, что это делает их лучшими фильтрами, поскольку частицы, проходящие через них, имеют больше шансов столкнуться и прилипнуть к одному из неорганизованных волокон, чем к волокнам с предсказуемым рисунком.

На изображениях видна странная красота тканей, которые помогают защитить людей от коронавируса, вызывающего заболевание Covid-19.

Исследователи предупреждают, что при выборе маски следует учитывать не только материалы. Если маска прилегает неплотно, она не будет такой эффективной.

Зангмайстер говорит, что эта работа помогла ему оценить скромную хлопковую маску как инструмент, помогающий остановить пандемию. «Когда вы выдыхаете в простую хлопчатобумажную маску, состоящую из двух слоев, она работает по крайней мере так же хорошо, как и однослойная хирургическая маска», — говорит он. «Может быть, даже лучше».

По мнению экспертов, пришло время удвоить или обновить маски по мере появления вариантов коронавируса.

Новые стандарты для повседневных масок помогут людям выбирать покрытия для лица от Covid-19

Часто задаваемые вопросы: последние советы о масках и ковиде