ACS Nano | 等离子和超疏水自清洁消毒N95口罩

COVID-19大流行正在危及全球， 6月28日，COVID-19报告病例超过1000万，死亡超过50万，并有大量医务人员感染而牺牲。

全球COVID-19疫情中殉职的医生护士的头像合成

SARS-COV-2病毒可通过呼吸道飞沫与感染者近距离直接接触传播，也可通过接触感染者周围污染的环境表面或使用的物品间接接触传播。

在进行产生气溶胶操作 (aerosol generating procedures，AGPs)的特定情况和环境中，COVID-19病毒可能通过空气气溶胶传播，如气管插管、吸痰、高速离心等。

因此，N95级别及以上的医用防护口罩，对保护医务人员非常重要。

COVID-19疫情爆发以来，在某些国家和地区，医用防护口罩面临严重短缺问题。对口罩消毒复用方法的研究日益增多，主要是化学消毒和热消毒方法。

如能开发出具有自我净化消毒能力N95口罩，必将大大缓解短缺问题，更好的保护全球医务人员。

2020年6月24日，香港理工大学在《ACS Nano》发文，报道了一种等离子体和超疏水自消毒N95口罩（Plasmonic and Superhydrophobic Self-Decontaminating N95 Respirators），利用激光技术将纳米银颗粒和石墨烯喷涂在普通N95口罩上，具有比现有的N95口罩更好的保护效果，且具有自清洁消毒功能。

石墨烯涂层的超疏水特性，可防止呼吸飞沫或喷溅在口罩表面积聚，纳米银离子对SARS-COV-2等微生物具有一定的消毒效果，提供额外的保护。

使用405 nm的激光二极管，可激发纳米银颗粒的等离子体震动，并加热纳米银涂涂层，使口罩表面温度最高达到80℃。而普通N95口罩，温度则低于40℃。

当激光照射加热温度超过85℃时，经过100次激光照射消毒，电子显微镜下口罩纤维微结构和超疏水特性没有出现明显的退化。然而，当激光照射温度超过125℃时，则可破坏口罩的纤维结构。

课题组还使用带有AM 1.5过滤器的Newport 91160太阳模拟器，分析了N95口罩的太阳光热效应。

采用1000 W/m²光照强度，纳米银颗粒和石墨烯涂层N95口罩10秒钟表面温度可达到60℃，1分钟之后口罩表面温度超过80℃。而普通口罩在照射5分钟后，温度仍维持在40℃。

课题组还于2020年4月26日香港某阴天情况下进行了户外试验， 口罩表面温度可上升到60℃以上，与600 W/m²左右的太阳模拟器室内实验结果一致。且在1个太阳光照强度（1 kW/m2）下，72 小时老化试验结果显示，涂层微观结构和超疏水特性无明显变化。

小Du君认为，本研究也存在一些缺陷，未对激光照射和日光照射涂层的消毒效果进行研究，涂层对口罩过滤性能是否有影响以及涂层人体安全性如何也需进一步研究。另外，日光照射能够加热口罩，将限制该技术涂层口罩的户外使用。

但纳米银颗粒和石墨烯喷涂复合涂层的这些协同特性，为跨学科领域开发更好的个人防护装备提供了一个很好的思路。