N95口罩的N代表「not resistant to oil」,即為「不防油」,95則代表能過濾掉95%的流感病毒、灰塵、花粉、霧霾及煙塵等微小顆粒物。
N95口罩主體結構有三部分:表層抗濕層、中間過濾吸附層及內層貼膚層,原始材料都是高分子材料聚丙烯。表層和內層多為不織布原料,透氣性出色,雖然幾乎沒有過濾功能,但主要幫助定型和保護中間層的熔噴布。
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至於中間的熔噴布即為其核心技術的體現,其仰賴平均直徑小於5μm的超細纖維技術,以及讓其纖維表面帶上大量靜電荷的駐極處理,透過靜電吸附來捕捉細微顆粒物。
如今N95已普及化,但在30年前,它卻是仰賴許多研究者日以繼夜在實驗室研發的成果,而來自台灣的美國工程師蔡秉燚(Peter Tsai)即是研發成員之一。
蔡秉燚博士的材料研究涉獵廣泛,他不斷嘗試優化熔噴工藝,使得人們得以直接利用一套成熟的方法,在高壓、高熱空氣下將聚合物牽伸成超細纖維。
而駐極處理技術方面,蔡秉燚博士的貢獻更是堪稱革命性。首先,他利用電場使中性的空氣發生電離,產生帶相反電荷的離子和電子,然後通過電場和感應使不織布纖維帶上電。經過這種駐極處理的纖維便可以吸附各種企圖穿過口罩的微小物體。
藉助蔡秉燚博士的方法,使得帶電不織布比不帶電的織物,過濾空氣中顆粒的能力強了10倍,而且還不會阻礙空氣流通,也成了N95口罩的技術基石。
1995年,蔡秉燚博士獲得了5項美國專利,其中一項便是這個「口罩黑科技」,並於2006獲得了田納西大學頗具盛名的惠利獎(B. Otto and Kathleen Wheeley Award)。目前他擁有12項美國發明專利,超過20個商業產品授權,其技術被工業界廣泛使用了30多年。
他在田納西大學工作35年,於去年退休,去年12月因新發明又拿到田大第二次惠利獎,為田大有史以來唯一第二次拿該獎的人。
該校副校長瑪哈克裡希那穆提(Maha Krishnamurthy)曾讚許蔡秉燚博士:「他證明了我們學校的研究人員是怎樣建立並保持科研與產業間聯繫的,是怎樣將創新產品推向市場並產生巨大影響的。我們感謝他對研究的奉獻,以及對研究成果產業化的熱情和動力。」過去有統計指出,蔡秉燚博士研發的技術保護或改善了全球超過10億人的健康。