台灣博士發明N95口罩造福全球 建議口罩70°C蒸30分鐘消毒效果最佳

田納西大學（University of Tennessee）的蔡秉燚博士（右3）是世界知名的不織布專家，N95口罩的關鍵技術就出自他的研究，對全球公衛貢獻甚鉅，是台灣之光。（圖片來源／Twitter@UTRF）

防疫不可或缺的N95口罩，其最關鍵的過濾技術是出自台灣人之手，田納西大學（University of Tennessee）的蔡秉燚（Peter Tsai）博士，他的研究造福了全球數十億人的健康。

蔡秉燚在田納西大學的材料學系工作長達35年，已於去（2019）年退休，在美國擁有12項專利、20多項許可證貿易協議（commercial license agreement），曾獲田納西大學頒予傑出研究人員的「創新名人堂獎」（Innovator Hall of Fame Award）及「威力獎」（Wheeley Award）。

台灣之光守護全球健康

N95口罩能過濾95%的次微米顆粒（submicron particles），美國職業安全與衛生署（OSHA）要求工人在粉塵環境作業時使用，世界衛生組織（WHO）也建議配戴避免感染SARS、禽流感、豬流感與其他空氣傳播疫病。

身為不織布權威，蔡秉燚專精於N95口罩兩個關鍵技術：「加電」，讓靜電荷（electrostatic charging）附著到織物上形成駐極體（electret），透過靜電引力強化過濾效果；「熔噴」（melt blowing），將高分子樹脂（polymer resin）擠入高速氣流，形成超細纖維後再製成布料。

2018年他更研發出「水力摩擦帶電」（hydro triboelectrification），將不織布浸入超純水再以高壓真空將水抽出，透過「摩擦」使靜電荷附著在織物上，其效率之佳，只需一次就可達到預期的附著效果。

除N95口罩，這些發明也廣泛運用於其他醫用口罩和暖通空調過濾器，田納西大學副校長克裡希那穆提（Maha Krishnamurthy）盛讚他是將創新技術打入市場的典範，改善人們的生活。

蔡秉燚堪稱N95口罩之父。（圖片來源／田納西大學、維基百科）

N95口罩能攔截95%懸浮微粒

田納西大學3月25日刊出一篇蔡秉燚談口罩防護性與消毒的文章，他指出N95口罩的過濾率高於醫用口罩，尤其是對微米顆粒的過濾效果。

蔡秉燚表示，N95口罩的細菌過濾率（BFE）大於99%，微粒過濾率（FE）大於95%，而醫用口罩BFE為95-99%，FE為78-87%。

他解釋，這主要是因為醫用口罩的過濾層只有一層，而N95口罩有兩層，由噴熔聚丙烯布構成；此外N95口罩能緊密貼合人體面部，主要用以抵擋飛沫的醫用口罩則留有空隙，懸浮微粒便可能從這些地方進入。

儘管如此，N95口罩透氣性不佳，因此一般民眾通常配戴醫用口罩，若其經過正確加電處理，仍能發揮良好過濾效果，如果採用適當材質，還能「加熱消毒」延長其壽命。

酒精、紫外線NG！口罩要用「蒸」的

延長口罩壽命的重點在於，消除口罩上包括新冠病毒在內的微粒，同時不會導致過濾率降低，也不會破壞口罩體本身。

蔡秉燚建議將口罩懸掛在一容器內，以攝氏70度蒸口罩30分鐘，注意不可接觸或靠近金屬表面以免溫度過高，如此一來電荷便幾乎不會衰減。根據其團隊研究，在攝氏125度下蒸3分鐘也有同樣效果，但須注意口罩不含紙類材質。

相反地，酒精是口罩消毒「大忌」，因為它會消除電荷。蔡秉燚引用另一份報告，指一個N95口罩原過濾率有93.2%，浸泡過醫用酒精後僅剩67%，異丙醇（IPA）蒸汽消毒後更只剩47.4%。

而輻射（例如伽馬射線）和紫外線會破壞口罩的聚丙烯材質、導致電荷消散，不過破壞程度還得視強度與時間而定，如何以這個方法為口罩進行有效消毒，他認為尚需更多研究。

延遲口罩電荷衰減

口罩可以碰水，因為駐極體的電荷是埋於深層纖維，蔡秉燚的研究顯示口罩甚至能泡在水裡3天而不影響電荷，為消毒也可在滾水中煮3分鐘，但不建議攪拌或搓洗，以免破壞口罩體。一份報告顯示，用手以清水或肥皂洗口罩2分鐘，會導致過濾率從93.2%降至54%。

此外，考慮到新冠病毒在塑膠表面能存活3天，而N95口罩是疏水性塑膠材質，乾燥環境下可在兩到三天內晾乾，蔡秉燚建議可為口罩編號，晾曬後依序重複使用。

不過，帶電介質總是會出現電荷衰減，上述方式只能盡量延遲過濾率降低的現象，並無法為口罩再加電，因此定期更換口罩還是有其必要。

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