我们为什么要研究更好的口罩材料？( 二 ) _喷嘴

然而，升高温度是有限制的，那就是要避免聚丙烯在高温下发生分解。于是，研究人员独辟蹊径，把目光放在了如何加热喷嘴处的聚合物这方面。
想象一下，当聚丙烯被挤出喷嘴时，迎面遇到一束激光，在喷嘴处的熔融状态的流体就会被加热，而装置内的其他聚丙烯却不受影响。这些经历激光洗礼的“排头兵”因为温度升高，粘度降低，变得稀溜溜，再配合高速气流的牵引拖拽，嗖地一下就能完成“瘦身” 。

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激光处理喷嘴处的聚丙烯得到更细的纤维（图片来源：参考文献4）

办法总比困难多嘛！源自科研人员的巧思，激光的加入使得熔喷技术制备的聚丙烯纤维平均直径降低到450纳米，而这只需要0.7W的激光就可以做到。
更细的聚丙烯纤维有多重要？
也许你会问，有必要如此大费周章，只为了降低聚丙烯纤维的直径？难道我们现在用的口罩不够轻？防护效果不够好？
这样做的意义可能远比我们想得还要重要。
更细的聚丙烯纤维，不仅提高了对病毒等颗粒物的拦截，同时降低了聚丙烯的用量。在当前背景下，全球每天消费的口罩数量据估计可达到4.6亿。

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全球每天使用口罩数量分布图（图片来源：参考文献4）

当使用后的口罩被丢弃，它们便从健康的守卫者变成了垃圾。当前，每一只口罩需要使用约0.7克聚丙烯，仅需要简单地计算就可得知，全球每年消费和丢弃的聚丙烯纤维高达115万吨。而用更细的聚丙烯纤维制成的口罩，防护效果更佳的同时，每只口罩需要的聚丙烯纤维仅为0.13克。这一技术不仅为全球每年节约92万吨聚丙烯原料，还为地球环境减少了大量的不可降解的塑料垃圾。
不仅如此，聚丙烯纤维更细的口罩还有助于减少废弃口罩给其他动物和地球环境带来的危害。聚丙烯在自然环境中非常稳定，其降解时间甚至在400年以上。当废弃口罩以不正确的方式进入环境中，不明就里的动物很可能误食，引发严重的健康危害。2020年9月，在巴西海滩上发现的一具企鹅尸体的胃中，就发现了一只完整的口罩，这很可能使它死亡的主要原因。
而在我们看不到的地方，地球正以无言的方式，承受着塑料污染的影响。在美国圣巴巴拉沿岸580米深的海底，在高纬度的北极，在8840米的珠峰，都已经发现了塑料污染物的痕迹。而这些污染或许正潜移默化地影响着我们人类自身。
所以，在看到口罩对我们的保护的同时，也不应该忽视没有被正确处理的废弃口罩对环境和生物的不良影响。

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全球每天使用口罩数量分布图（图片来源：参考文献4）

因此，一只纤维更细的高科技口罩的诞生，于你我健康，于万物生灵，于自然环境，都显得如此非凡。而在这一过程中让我们保持举重若轻心态的底气，源于可持续发展的理念，更源于科技的进步。
出品：科普中国
作者：Vivian
监制：中国科普博览
编辑：孙晨宇
参考文献：
1.医用口罩过滤材料的研究进展. 纺织学报[J], 2020, 41, 158-169.
2.聚丙烯材料在医用口罩中的应用. 材料与应用[J], 2020, 46, 33-36.
3.Fabrication of nanofiber meltblown membranes and their filtration properties[J]. Journal of Membrane Science，2013, 336-344.