我們為什么要研究更好的口罩材料？( 二 ) _噴嘴

然而，升高溫度是有限制的，那就是要避免聚丙烯在高溫下發生分解。于是，研究人員獨辟蹊徑，把目光放在了如何加熱噴嘴處的聚合物這方面。
想象一下，當聚丙烯被擠出噴嘴時，迎面遇到一束激光，在噴嘴處的熔融狀態的流體就會被加熱，而裝置內的其他聚丙烯卻不受影響。這些經歷激光洗禮的“排頭兵”因為溫度升高，粘度降低，變得稀溜溜，再配合高速氣流的牽引拖拽，嗖地一下就能完成“瘦身” 。

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激光處理噴嘴處的聚丙烯得到更細的纖維（圖片來源：參考文獻4）

辦法總比困難多嘛！源自科研人員的巧思，激光的加入使得熔噴技術制備的聚丙烯纖維平均直徑降低到450納米，而這只需要0.7W的激光就可以做到。
更細的聚丙烯纖維有多重要？
也許你會問，有必要如此大費周章，只為了降低聚丙烯纖維的直徑？難道我們現在用的口罩不夠輕？防護效果不夠好？
這樣做的意義可能遠比我們想得還要重要。
更細的聚丙烯纖維，不僅提高了對病毒等顆粒物的攔截，同時降低了聚丙烯的用量。在當前背景下，全球每天消費的口罩數量據估計可達到4.6億。

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全球每天使用口罩數量分布圖（圖片來源：參考文獻4）

當使用后的口罩被丟棄，它們便從健康的守衛者變成了垃圾。當前，每一只口罩需要使用約0.7克聚丙烯，僅需要簡單地計算就可得知，全球每年消費和丟棄的聚丙烯纖維高達115萬噸。而用更細的聚丙烯纖維制成的口罩，防護效果更佳的同時，每只口罩需要的聚丙烯纖維僅為0.13克。這一技術不僅為全球每年節約92萬噸聚丙烯原料，還為地球環境減少了大量的不可降解的塑料垃圾。
不僅如此，聚丙烯纖維更細的口罩還有助于減少廢棄口罩給其他動物和地球環境帶來的危害。聚丙烯在自然環境中非常穩定，其降解時間甚至在400年以上。當廢棄口罩以不正確的方式進入環境中，不明就里的動物很可能誤食，引發嚴重的健康危害。2020年9月，在巴西海灘上發現的一具企鵝尸體的胃中，就發現了一只完整的口罩，這很可能使它死亡的主要原因。
而在我們看不到的地方，地球正以無言的方式，承受著塑料污染的影響。在美國圣巴巴拉沿岸580米深的海底，在高緯度的北極，在8840米的珠峰，都已經發現了塑料污染物的痕跡。而這些污染或許正潛移默化地影響著我們人類自身。
所以，在看到口罩對我們的保護的同時，也不應該忽視沒有被正確處理的廢棄口罩對環境和生物的不良影響。

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全球每天使用口罩數量分布圖（圖片來源：參考文獻4）

因此，一只纖維更細的高科技口罩的誕生，于你我健康，于萬物生靈，于自然環境，都顯得如此非凡。而在這一過程中讓我們保持舉重若輕心態的底氣，源于可持續發展的理念，更源于科技的進步。
出品：科普中國
作者：Vivian
監制：中國科普博覽
編輯：孫晨宇
參考文獻：
1.醫用口罩過濾材料的研究進展. 紡織學報[J], 2020, 41, 158-169.
2.聚丙烯材料在醫用口罩中的應用. 材料與應用[J], 2020, 46, 33-36.
3.Fabrication of nanofiber meltblown membranes and their filtration properties[J]. Journal of Membrane Science，2013, 336-344.