#DeepTech#如何保护无数人，专访“N95滤材之父”蔡秉燚：30年前的两大创新出于科学家的严谨

出于科学家的严谨，蔡秉燚（读yì）在接受DeepTech采访时，第一件事就是澄清坊间关于他的误传。
“我不是N95口罩之父” ，他说， “准确来说，我没有发明N95口罩，而是发明了N95口罩过滤层加静电的技术” 。
正是该技术，决定着人类和病毒之间多了一层更坚固的屏障，就像这次疫情之中，新冠病毒能够被一个个薄薄的口罩所阻挡。
让蔡秉燚没有想到的是，他30年前的技术发明所成就的N95口罩，在SARS之后，会再次于2020年春天的这场灾难中帮助万千人免于病毒之肆虐。

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图丨蔡秉燚（来源：tennessee.edu）
蔡秉燚1974年毕业于台北科技大学，获纺织化学纤维专业学士，工作一段时间后赴美深造， 1990年在美国田纳西大学获材料科学结构与电子工程博士学位。
回忆起自己与N95口罩的渊源，蔡秉燚将时间拨回到1992年。
当时，美国职业安全与健康标准（OSHA）将在1995年推出规定，定义了一种能够对亚微米颗粒的过滤效率不小于95％的新型口罩规格，即我们现在的N95 ，工人必须在尘土飞扬的环境中工作时佩戴符合新标准的口罩。
新标准推出的消息被美国的口罩企业获知。但彼时，企业们并不知道如何达到这样的过滤效果。

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图丨1922年的外科医生佩戴的口罩（来源：LibraryofCongress）
于是，这些公司开始联络大学、研究机构中的科研团队，以寻求能够达到N95标准、且可以在短期内实现产业化的技术。蔡秉燚和他在田纳西的团队此前一直在进行过滤技术的研究且有所积累，因此出现在他们的联络名单中。
经过团队与口罩公司的探索，发现由蔡秉燚发明的方法确实可以达到N95的标准，由此，蔡秉燚团队将专利授权至公司，才有了现在我们看到的N95口罩。
与医用外科口罩类似， N95口罩同样有三层结构：表层抗湿层、中间过滤吸附层以及内层贴肤层。蔡秉燚的技术发明就体现在中间的过滤吸附层，这是一种同时兼顾了口罩防护性和排气舒适性的设计。
他所做的发明，学术上的严谨说法是对熔喷布（meltblownfibers ，中间层）的驻极处理。通俗地解释，就是让纤维里面带上大量静电电荷，借助静电吸附作用来捕捉细微颗粒物，从而起到过滤防护作用。

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图丨第一次世界大战和第二次世界大战中，科学家发明了空气过滤式防毒面具，该面具几乎覆盖人的整个头部才能实现清洁的空气供应。早期装有玻璃纤维过滤器的类似口罩的产品主要在采矿业中用于预防肺部疾病，而非针对医疗场景，毕竟当时医学的认知还不完善，更别提成熟的医疗专用防护品（来源：WIKI）
其中的两个关键技术点分别在于熔喷布材料以及加静电技术。
熔喷布是一种以聚丙烯为主要原料的过滤材料，由直径约2μm的超细聚丙烯纤维经熔喷工艺（将高聚物熔体通过高速高温气流喷吹凝聚形成纤网，再经自身粘合加固）制成。这些具有独特的毛细结构的超细纤维增加单位面积纤维的数量和表面积，从而使熔喷布具有很好的过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性，可用于空气、液体过滤材料、隔离材料、吸纳材料、口罩材料、保暖材料及擦拭布等领域。 N95口罩中使用的熔喷布比无纺布更近了一大步，其纤维直径可以达到1～5微米，使熔喷布具有很好的过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性。
但如果要达到对微米颗粒的过滤效率不小于95％（新冠病毒只有0.08-0.12微米），仅仅熔喷布还不够。