Vicnezi从去年4月开始动手搭建的居家实验室丨来源：Ed Vicnezi
与他俩相比，Radney和Zangmeister要幸运得多，他们获得特殊许可，可以在疫情期间去实验室工作。那段时间，俩人不断往返于Weaver和Vicenzi两人的家，给居家科学家带去一包包布料样本。在单位实验室里，他们以氯化钠模拟新冠病毒，用“神奇喷射瓶”发射不同尺寸的小颗粒或者气溶胶，直径从50纳米到825纳米不等，观察这些颗粒穿透封闭试管中布料的情况，测量布料两面颗粒数量的比例，从而判断每一种布料的过滤效果。
很快到了2020年6月，4人小组的成果迅速发表在ACS Nano（《ACS 纳米》）期刊上[1]，掀起了不小的关注热潮。据统计，这篇文章上线之后，迄今浏览量已超过了6.4万次，成为该期刊2020年的头条文章。
显微镜下几种防护效果最好的布料放大图像：A. 100%棉，毛巾，B1和B2分别是100%棉，轻质法兰绒的外表面和内表面，C. 100%涤纶，成衣面料，D.100%棉，枕套，E.100% 涤纶短纤丨来源：ACS Nano 2020, 14, 7, 9188-9200
根据论文描述，这四位科学家选择了32种布料，测量了它们的过滤效率（Filtration efficiency）、压差（differential pressure）、品质因数（quality factor）和结构参数（construction parameters）。同时还与外科手术口罩和N95口罩所使用的7种聚丙烯纤维过滤材料做了对比。结果发现，100%棉法兰绒的病毒颗粒抵御效果表现最佳，且不亚于N95口罩，紧接其后的是机织合成纤维。如果在法兰绒的基础上再添加一至两层过滤层，诸如HEPA（high efficiency particulate air filter）过滤网、咖啡滤布或者其他可捕获微小气溶胶颗粒的材料，口罩的防御能力则更上一层楼。
那么，N95口罩是怎么做的呢？N95口罩的原型来自于1958年美国时尚编辑Sara Little Turnbull的女性内衣罩杯设计思路，经过不断改造，最终成型的口罩可以阻挡95%与新冠病毒颗粒大小相当的气溶胶。一般来说，单个病毒颗粒直径约为110纳米，但据Zangmeister的记录，新冠肺炎患者呼气中的病毒团包裹在蛋白质和盐分内，直径最大可达一两微米。工业上制作N95口罩时，会使用熔融吹塑挤压法（melt-blowing extrusion），让N95的塑料纤维变形，如此一来，厚度不一的纤维束混合在一起，形成不同形状及纹理，这一杂乱的混合织里让气溶胶无法通过口罩。
N95口罩内部乱成一团的塑料纤维结构丨来源：Ed Vicenzi
Vicenzi团队的结构成像揭示了布口罩不逊于N95口罩的防病毒颗粒机制。像法兰绒这种常见的布料，内部结构介于N95和涤纶之间。尽管其纤维是按照一定模式编织起来的，但仍然非常不规则。这是因为在法兰绒的编织过程中，纤维束会从表面凸起，形成所谓的“绒毛”。研究人员推测，这种毛绒绒的表面不仅给布料提供了柔软的触感，还能像N95口罩一样捕获更多的气溶胶颗粒。Vicenzi表示：“法兰绒就是纺织界的N95。”
