在新冠疫情全球大爆发的这几个月，N95口罩成为了家喻户晓的硬通货。关于要不要戴口罩，全球的态度从最初的“坚决不戴”，也变成了“不得不戴”。
N95口罩保护了无数民众和医护人员。但是，绝大多数人并不知道，它的发明者之一是一位美国的华裔科学家，田纳西大学的退休教授Peter Tsai（蔡秉燚）。

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Tsai一直都在研究外科口罩和N95呼吸机内的过滤织物，并致力于完善它们，目前已花了30多年时间开发新的无纺布、超细纤维织物技术。
在过滤织物这方面，Tsai主要专攻两大领域：静电充电和熔喷工艺。其中，静电充电是指将永久电荷嵌入纤维中以形成驻极体，从而通过静电吸引提高过滤效率；熔喷工艺是一种无纺布制造工艺，通过在高速空气下分散聚合树脂来将超细纤维制造成无纺布。
他的研究不仅提升并扩大了无纺布的过滤效率和应用领域，还彻底地革新了静电充电和熔喷工艺两大领域。
Peter Tsai来自田纳西州大学，是无纺布领域的世界知名专家。Tsai与田纳西大学研究基金会的合作超过了25年。在1995年，他获得了5项美国专利，其中一项是无纺布电晕充电技术——N95口罩的核心技术。
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Tsai的创新方法是利用电场将中性空气电离，产生离子和电子，再通过电场和电磁感应给无纺布充电。在不增加空气阻力的情况下使用这项创新方法，充电的无纺布过滤空气中粒子的效率是未充电无纺布的十倍。
利用 Peter Tsai 博士的新方法所得到的带电不织布，过滤空气中颗粒的能力强了 10 倍，还不会阻碍空气流通，奠定了 N95 口罩的技术基石。去年，曾有人估计这项技术保护和改善了超过10 亿人的健康。 
当川普使用“中国病毒”，美国境内的仇中情绪开始抬头时，在尚无治疗药物的情况下，面对新冠病毒最为厉害的武器——N95 口罩的发明者，一位优秀而低调的台湾工程师 Peter Tsai 博士，却被大家忘记了。
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2 大关键技术让 N95 显隔绝神力


N95 口罩里的 N 代表 not resistant to oil，即：不防油；数位代表使用 0.3 微米颗粒进行测试时的过滤效率，95 就是至少能过滤掉 95% 的流感病毒、灰尘、花粉、雾霾、以及烟尘等微小颗粒物。
与医用外科口罩类似，N95 口罩的主体结构是由表层抗湿层、中间过滤吸附层以及内层贴肤层三部分组成，原材料均为高分子材料聚丙烯。 其中表层抗湿层和内层贴肤层大多都以纺粘不织布和热风不织布为原料，此类不织布的纤维直径在 15-40μm，透气性出色，但几乎没有过滤能力，它们作为口罩的最外和最内层，主要目的在于定型和保护中间层的熔喷布。
N95 口罩中间层的熔喷布，便是体现它制造技术的核心，也正因如此，目前，熔喷布在市场上已被炒到了 30 多万元 1 吨。
熔喷布的纤维（直径为 1-5μm）细密而错杂地排列，可以说没给粉尘、病毒与细菌微沫留任何进入的空档，发挥着过滤与阻隔的核心作用，而这一功能的制造和实现，需得两大核心技术的支撑
第一，熔喷布得用稳定又精确的熔喷不织布工艺批量生产出来，要知道平均直径＜5μm 的超细纤维可不是拉面，不是想拉就能拉的。
第二，拉出的熔喷布还得经过驻极处理，所谓的驻极处理是指让纤维表面带上大量静电电荷，因为借助静电吸附作用来捕捉细微颗粒物是过滤防护的关键。 这项技术保护和改善了超过 10 亿人的健康 。

至今，两大核心技术的实现与普及帮助 N95 口罩走入千家万户，但在 30 年前，它们是很多研究者在实验室里熬夜研发的项目。 美国台湾工程师蔡秉燚（Peter Tsai）也是研发大军里的其中之一。 Peter Tsai 博士在材料方面涉猎广泛，他既研究熔喷不织布工艺，又解决驻极处理问题。
在熔喷不织布方面，他不断尝试优化熔喷工艺，推动其发展，到如今，人们可以直接利用一套成熟的方法，在高压、高热空气下将聚合物牵伸成超细纤维。而在驻极处理技术方面，他的贡献更是堪称革命性。 首先，他利用电场使中性的空气发生电离，产生带相反电荷的离子和电子，然后通过电场和感应使不织布纤维带上电。经过这种驻极处理的纤维便可以吸附各种企图穿过口罩的微小物体。
借由他的方法所得到的带电不织布，相比不带电的织物，过滤空气中颗粒的能力强了 10 倍，而且还不会阻碍空气流通。这种技术，成了 N95 口罩的技术基石。
蔡博士是不织布纤维领域先锋，现拥有 12 项美国专利
1995 年，Peter Tsai 博士获得了5 项美国专利，其中一项便是这个“口罩黑科技”。田纳西大学设有一个极负盛名的奖项——惠利奖（B. Otto and Kathleen Wheeley Award），旨在表彰那些做出了卓越产业化研究的教职工，而 Peter Tsai 博士于 2006 年获此殊荣。

值得一提的是，Peter Tsai 博士在 2018 年的时候还研发了一种通过摩擦将静电荷安排到织物上的新方法。这个新技术使用超纯水浸透不织布，然后以高压真空把水抽掉，这个被称为“水力摩擦带电”（hydro triboelectrification）的过程能产生摩擦并将电荷高效地传递到织物上，且无需重复，最后可以得到过滤效率比未处理的织物高20 倍的不织布。
作为一位不织布纤维领域的先锋，他目前拥有 12 个美国发明专利，超过 20 个商业产品授权，其技术被工业界广泛使用了30 多年，除了用在 N95 和医用口罩上，还有 HVAC 空气筛检程式等产品。这位 N95 口罩的幕后缔造者在田纳西大学工作长达 35 年，他将他的技术经田大智彗财产所转移，并与之合作长达 25 年，去年刚刚退休，还在去年十二月因新发明，又拿到田大第二次惠利奖，取名为创新者名人奨，为田大有史以来唯一第二次拿该奖的人。
田纳西大学的副校长玛哈·克里希那穆提（Maha Krishnamurthy）曾这样评价Peter Tsai 博士：“他证明了我们学校的研究人员是怎样建立并保持科研与产业间联系的，是怎样将创新产品推向市场并产生巨大影响的。我们感谢他对研究的奉献，以及对研究成果产业化的热情和动力。
去年曾有人估计 Peter Tsai 博士研发的技术保护和改善了超过10 亿人的健康。而在 COVID-19 肆虐全球的当下，或许我们都该对 Peter Tsai 博士道一声感谢，虽然这个低调的台湾老绅士几乎不曾出现于正在热烈探讨“中国病毒”的美国媒体上。 6park.com


贴主:在家修行于2020_07_19 18:19:19编辑