口罩的主要作用是阻隔病原微生物、粉尘、烟、雾等颗粒物在人与环境间传播，其过滤机理主要是布朗运动、拦截、惯性冲击、沉降作用和静电吸附5种效应的共同结果。为实现防护功能，口罩通常由三层材料构成：外层有阻水作用，可以防止飞沫进入口罩内部，近口鼻的内层用于吸湿，中间的阻隔过滤层是经过特殊驻极处理的熔喷无纺布用于阻隔颗粒物。当今，95%以上的口罩使用聚丙烯熔喷布作为阻隔过滤层，由聚丙烯纤维形成层叠网状结构配合纤维的静电吸附作用共同对颗粒物进行过滤以实现人员防护。静电吸附的静电主要通过电晕驻极或水驻极的方法将电荷注入纤维中，并使其长时间保持静电势状态。当空气中的颗粒通过口罩时，无论气流中的颗粒物本身是否带静电，都容易受静电吸引而被过滤下来，从而在不提高呼吸阻力的情况下，大大地提高整体过滤效率。但聚丙烯纤维所携带静电和聚丙烯纤维排布情况极可能受到环境条件、呼吸过程和消毒过程的影响，随纤维网状结构变化以及纤维所携带电荷的减少而降低。

图1 a家用消毒5次过滤效率变化；b佩戴24h后70℃热水消毒30min循环处理三次后过滤效率

新型冠状病毒的感染疫情期间，口罩成为不可或缺的防控利器和战略物资，是保障人民群众健康的盾牌。针对疫情期间特别是疫情初期口罩供给不足、使用周期延长、口罩重复使用次数增加、口罩消毒需求迫切的情况，北京市科学技术研究院城市安全与环境科学研究所张斌、陈倬为团队从口罩防护原理出发，基于口罩防护需求和消毒需求构建了口罩长时间和重复使用条件下功能评价体系和质量筛查体系，并与北京化工大学、解放军疾病预防控制中心、中国安全生产科学研究院等机构开展了口罩家用消毒再使用可行性研究和荷电再生研究。基于聚丙烯纤维物理特性优选消毒方法和重复荷电方式，实现了多次消毒处理后口罩过滤效率下降不超过10%（图1（a），（b）），指标性致病微生物完全灭活的效果，并形成了规范性文件，助力缓解了我国2020年2月-3月口罩供应紧张问题。

图2 TBJFX0001—2020《可重复使用民用口罩》标准封面

我国有关口罩产品的国家和行业标准，主要是针对口罩一次性使用的性能制备做了规范和要求，对于如何考核其可重复使用性能并没有具体规定。张斌、陈倬为团队与北京化工大学陈建峰院士团队、北京时尚控股有限责任公司、山东道恩高分子材料股份有限公司、北京市医疗器械检验所等按照北京市政府有关工作要求，共同起草完成了国际首个《可重复使用民用口罩》团体标准。由北京市服装纺织行业协会于2020年4月7日发布（编号：T/BJFX 0001—2020），并于2020年4月13日在全国团体标准信息平台发布和实施。

张斌、陈倬为研究团队以检测检验为手段，以群众的防护需求为方向，以保障群众健康和安全为使命。目前，团队已获得1项国家重点研发计划项目子课题支持，1项北京市科技计划项目支持，制修订个体防护类国家标准30余项，授权专利6项，获得省部级科学技术奖励3项，带领部门获得科技部、北京市疫情防控指挥部等部门的表彰。目前项目团队仍在进行呼吸防护装备防护性能的各项研究工作，未来该团队将在防护装备智能化、防护装备舒适性评价、防护装备失效指示等方面开展研究工作，不断拓展技术应用领域，为政府、科研院所、企业等提供技术服务。

（周芸芸 刘基 文/图）

公众号名称：北京市科学技术研究院

微信号：bjast-wx

欢迎大家关注我们！