你知道嗎，一只小小的口罩，其中能蘊藏著不少科技新技術(shù)。截至2022年3月底，河南省口罩類有效專利申請量總計達(dá)735件，其中發(fā)明有效專利18件、實用新型有效專利619件，外觀設(shè)計有效專利98件，在這些創(chuàng)新助攻下，口罩已完成不少科技蝶變。4月24日，揭牌剛“滿月”的河南省醫(yī)用防護(hù)用品中試基地已完成17項轉(zhuǎn)化成果，記者實地走訪河南省醫(yī)用防護(hù)用品中試基地，了解中試基地與口罩已擦出了哪些科技“火花”。
揭牌“滿月”，醫(yī)用防護(hù)用品中試基地已完成17項轉(zhuǎn)化成果
中試，是中間性試驗的簡稱。
中試基地定位于產(chǎn)業(yè)鏈中下游，一頭連接著創(chuàng)新，另一頭連接著市場，是從研到產(chǎn)的“中間站”，推動科技成果高效轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
建設(shè)醫(yī)療防護(hù)用品中試基地對于加速河南省醫(yī)用防護(hù)用品迭代更新、提升質(zhì)量，推動醫(yī)用防護(hù)用品行業(yè)進(jìn)行至關(guān)重要。
3月22日完成揭牌的河南省醫(yī)用防護(hù)用品中試基地，依托長垣市河南亞都實業(yè)有限公司建設(shè)，現(xiàn)有醫(yī)用防護(hù)用品原材料中試及生產(chǎn)線15條，防護(hù)產(chǎn)品成品中試及生產(chǎn)線30余條，專業(yè)技術(shù)人員600余人。形成了從概念驗證、實驗室小試、中試、產(chǎn)業(yè)熟化全鏈條科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化體系，健全的對外服務(wù)制度體系和一套富有創(chuàng)新性的管理、運營、發(fā)展機制，保障了中試基地鏈條上的不同實體各展其能。截至目前，已累計服務(wù)企業(yè)20余家，對外孵化企業(yè)5家，成果轉(zhuǎn)化項目17項。
打通科技成果轉(zhuǎn)化堵點是中試基地的使命，據(jù)亞都實業(yè)有限公司高分子材料學(xué)高級工程師段書霞介紹，河南省醫(yī)用防護(hù)用品中試基地現(xiàn)已開展的中試項目包括醫(yī)用熔噴布非織造材料的防護(hù)性能研究、納米纖維打印制備高效低阻機械攔截口罩過濾材料、防護(hù)用品回收利用技術(shù)研究、抗菌口罩、活性炭納米口罩、帶切口口罩等68項。已經(jīng)率先在醫(yī)用防護(hù)用品新材料的功能化設(shè)計及回收利用技術(shù)研究、先進(jìn)醫(yī)用防護(hù)用品智能制造技術(shù)、防護(hù)用品標(biāo)準(zhǔn)化等方面開展前沿性、系統(tǒng)性的基礎(chǔ)及應(yīng)用基礎(chǔ)、新產(chǎn)品開發(fā)等研究工作，為醫(yī)用防護(hù)用品的中試及產(chǎn)業(yè)化提供了科學(xué)與技術(shù)的支持。
“在未來三年，我們將充分發(fā)揮中試基地的中試熟化服務(wù)功能，加強頂層設(shè)計，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局，將生產(chǎn)線增至12條，成員數(shù)量擴充至22家，服務(wù)企業(yè)數(shù)量50家，完成相關(guān)中試專利累計16件，同時加大資金投入規(guī)模，力爭達(dá)到國家級中試基地水平。”段書霞說。
據(jù)介紹，醫(yī)用防護(hù)用品中試基地的落成將填補省內(nèi)空白，為全省乃至全國科研單位、高校提供共享研發(fā)和實訓(xùn)實驗，建立醫(yī)用防護(hù)用品公共服務(wù)平臺，成立聯(lián)盟檢驗檢測平臺，為推進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、助力地方經(jīng)濟“換道超車”提供了一個藍(lán)本。
可跑步時佩戴的“空氣口罩”內(nèi)有啥高科技？
在這里的口罩熔噴布中試產(chǎn)線上，記者看到了一款剛剛完成中試轉(zhuǎn)化的黑科技口罩。據(jù)介紹，這款口罩被稱為“空氣口罩”，可以在跑步等情景中佩戴。
除了輕薄之外，“空氣口罩”的最特別之處就在于它“身上”的低阻熔噴技術(shù)。
防護(hù)級別和呼吸阻力是衡量一個口罩品質(zhì)最重要的一對指標(biāo)，一般情況下，防護(hù)級別越高，阻力越大，佩戴時舒適感越低。
“目前，國家標(biāo)準(zhǔn)中，對于一次性使用醫(yī)用口罩的通氣阻力要求為≤49 Pa/cm3，通過實驗，可以看到，這款‘空氣口罩’的通氣阻力≤15 Pa/cm3，是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的30%?！毖邪l(fā)人員一邊進(jìn)行實驗一邊告訴記者，“空氣口罩”與傳統(tǒng)醫(yī)用防護(hù)口罩一樣有三層結(jié)構(gòu)，外層為防水無紡布，過濾層為熔噴布，內(nèi)層為吸濕無紡布，口罩中的核心濾材熔噴布摒棄了傳統(tǒng)靜電駐級工藝，選用的是水駐級熔噴布，通過技術(shù)攻克后的橫向微孔結(jié)構(gòu)，可以阻隔小直徑有害物，能夠在保證透氣的同時，提高異味與細(xì)菌的過濾率。
研發(fā)人員告訴記者，水駐極熔噴制作步驟分為熔噴布生成、純水制備、水駐極工序、制作工藝、烘干工藝等環(huán)節(jié)。第一步，選擇駐（指施加）極（指電荷）體高流動性聚丙烯，注入少量水駐極母粒；第二步，選擇自來水作為水源，水源進(jìn)行砂石罐過濾和活性炭過濾，向過濾后的水源加入反滲透劑和鹽酸，對水源進(jìn)行反滲透膜二級過濾，向二級過濾后的水源加入堿性工業(yè)實際，完成純水制備；
第三步就是水駐極工序，通過高壓水泵將制備好的純水輸送到扇形噴嘴，扇形噴嘴對熔噴進(jìn)行水刺噴射，通過純水和熔噴布摩擦產(chǎn)生電荷，完成水刺駐極。第四步，通過傳送網(wǎng)帶將水駐級的熔噴布送入烘干箱內(nèi)，采用熱風(fēng)烘干，烘干后卷繞。
還未出爐的“四層口罩”，攻克“芯片”難題，實現(xiàn)高效低阻
如果說三層的醫(yī)用防護(hù)口罩我們已經(jīng)習(xí)以為常，那么，高效低阻的四層醫(yī)用外科口罩你見過嗎？
在長垣市另一家企業(yè)的口罩生產(chǎn)車間里，20多條生產(chǎn)線機器正在高速運轉(zhuǎn)?？谡謴脑牧系匠善芬粴夂浅桑雷o(hù)嚴(yán)格的20多名工人每人分包一條生產(chǎn)線，或檢查機器，或清點裝箱，機器旁半人高的紙箱中，擺放的就是四層醫(yī)用防護(hù)口罩。
淡藍(lán)色的無紡布外層，17.5cm ×9.5cm的規(guī)格，與記者想象中不同，四層口罩的模樣有些“平平無奇”，和傳統(tǒng)三層醫(yī)用口罩相比并無差別。
它的黑科技藏在哪里？
“四層口罩需要攻克的最大技術(shù)難關(guān)就是提升PFE、BFE數(shù)值的同時，將口罩兩側(cè)面進(jìn)行氣體交換的壓力差降至最低?！比A西衛(wèi)材有限公司負(fù)責(zé)人崔文波告訴記者，在YY0469-2011《醫(yī)用外科口罩》的標(biāo)準(zhǔn)中，對于壓力差的標(biāo)準(zhǔn)要求是的不大于49pa/cm3，對PFE非油性顆粒的過濾效率應(yīng)不小于30%，
崔文波說，目前口罩中常用的濾料是由聚丙烯超細(xì)纖維制成的熔噴無紡布，特點是輕薄、透氣性好，能過濾空氣中的顆粒物，也能吸附空氣中的微生物?！笆袌錾系目谡执蠖嘤扇龑咏M成，口罩的核心層是中間的熔噴布，重要性就好比電腦芯片，它的性能關(guān)鍵就在于原材料以及非織造工藝?！?/span>
為了制造出更高標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)用口罩，崔文波帶領(lǐng)科研團(tuán)隊開始了技術(shù)攻關(guān)，經(jīng)過4個多月努力研發(fā)，反復(fù)試驗，終于把原來的三層口罩提升到四層。
通過實驗室內(nèi)的FYY182-II 醫(yī)用口罩合成血液穿透試驗儀等設(shè)備檢測，崔文波向記者展示，工藝提升后的四層口罩，顆粒過濾率（PFE）與細(xì)菌過濾率（BFE）大于等于98%，同時壓差小于等于49pa，血液透大于160毫米。
一只口罩的面市，需經(jīng)過29道檢測環(huán)節(jié)
記者在華西原材料檢驗室里看到，這里擺放著各式各樣的檢測儀器。在一臺口罩阻力測試儀前，一名工作人員正在一卷熔噴布的不同位置進(jìn)行檢測，記錄壓力差、通氣阻力等數(shù)據(jù)。工作人員告訴記者，通過醫(yī)用外科口罩細(xì)菌過濾效率檢測儀進(jìn)行實驗?zāi)M，可以測試熔噴布的細(xì)菌過濾效率。
在該企業(yè)負(fù)責(zé)產(chǎn)品品質(zhì)把關(guān)的贠勇告訴記者，一只口罩從原材料檢測到出廠檢驗，一共需要經(jīng)過口罩壓力差、顆粒及細(xì)菌過濾效率、合成血液穿透、無菌性能、阻燃性能、環(huán)氧乙烷殘留量、口罩帶斷裂強力等29道檢測環(huán)節(jié)。“各項指標(biāo)必須合格才能出廠運往市場。”
崔文波向記者表示，四層口罩的研發(fā)成功僅是一企業(yè)在創(chuàng)新道路上的一小步，未來他將致力于推動行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的再提升，并研發(fā)出更多“黑科技”應(yīng)用于口罩生產(chǎn)。
輕薄的“空氣口罩”，防護(hù)效果是否會“打折”？
“口罩的防護(hù)效果與厚度其實沒有直接關(guān)系。”段書霞告訴記者，在《一次性使用醫(yī)用口罩 YY/T0969-2013》中，要求口罩的細(xì)菌過濾效率應(yīng)不小于95%，口罩兩側(cè)面進(jìn)行氣體交換的通氣阻力應(yīng)不大于49Pa/cm3?？谡謽?biāo)準(zhǔn)要從泄露性、防護(hù)效果、總適合因素考慮，包括過濾效率，口罩吸氣阻力、壓差等各項指標(biāo)，而口罩的優(yōu)劣和核心材料有直接關(guān)系。
段書霞說，水駐極熔噴技術(shù)起初來源于美國，傳統(tǒng)的熔噴布使用的是靜電駐極，通過高壓放電，將電荷附著在熔噴無紡布上，采用此方式產(chǎn)生的駐極體少，靜電吸附輕度小，駐極效果不理想，還不能夠?qū)o數(shù)細(xì)小的絲線進(jìn)行物理疏通，導(dǎo)致無紡布通透性較差。“而采用水駐極可以產(chǎn)生更多的駐極體，駐極體穩(wěn)定，使無紡布通透性更好，水駐極后的熔噴過濾效率在99%+以上，靜電不衰減（可達(dá)2年以上），通氣低阻（相比標(biāo)準(zhǔn)要求約可降3-40%），也就是說，在降低通氣阻力的情況下，反而可以提高過濾效率。不過，制作成本也比傳統(tǒng)靜電駐極熔噴布要高?！?/span>
來源：大河報·
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