一、研究背景

呼吸道感染在世界范围内非常普遍，因为它们很容易通过呼吸道飞沫和气溶胶（也称为生物气溶胶）传播。生物气溶胶能够穿越很远的距离，并在大气中持续较长时间，这有利于疾病的传播，导致COVID-19大流行等疫情的爆发。2019年12月首次发现COVID-19或n-CoV2019 。在那之后，我们无疑经历了一场全球大流行。该病毒通常通过咳嗽、说话、打喷嚏等在人与人之间传播。但随着个人的努力，它已经放缓或停止了。部分努力包括戴口罩。在前所未有的COVID-19疫情爆发之后，个人防护口罩对公共卫生和医疗保健专业人员的重要性从未如此明显。这些口罩是防止病毒传播的关键屏障（戴口罩可以阻止呼吸过程中气溶胶进入人体）。大规模研究表明，面部覆盖物是控制呼吸道感染传播的有效非药物措施。使它们的制造和设计成为最重要的事情。虽然传统的口罩制造技术在一定程度上满足了需求，但新技术的出现有望大大提高其效率和效果。大多数口罩都是一次性使用的，滤镜层也是如此。为应对日益增长的口罩需求，研究人员在解决口罩不足和增强有效口罩保护方面做出了重大努力。在这些前沿方法中，静电纺丝作为制造超薄、柔性和可穿戴纳米纤维的基本方法脱颖而出，从而为掩膜生产的突破性进展铺平了道路。静电纺丝是制备各种柔性耐磨纳米纤维的基本方法。这一先进的程序最初是在20世纪30年代探索的，并在20世纪后期开始从事突出的集中，考虑到增强的商业和学术关注。近年来，纳米纤维因其令人兴奋的特性，如细度、导电性、轻质、柔韧性和可扩展性，引起了全球的关注。

我们的评论文章深入探讨了静电纺丝技术作为设计个人防护口罩的先进平台的领域。静电纺丝以其生产直径在几十到几百纳米范围内的纳米纤维的能力而闻名，与传统方法相比具有明显的优势。由此产生的纳米纤维具有高表面积体积比，增强了过滤能力和透气性，这是长时间使用口罩舒适的关键因素。世界各地的许多研究小组都在研究口罩的改进，主要是在配方、发展、成本效益和使用合适材料方面，目的是制造多功能、可重复使用、一次性等的口罩。我们探索的核心是对静电纺丝所涉及的材料的全面了解，因为它们在确定掩模的性能和各种应用的适用性方面起着关键作用。我们仔细研究了这些材料的分类，大致可以分为三类：合成高分子材料、天然高分子材料和混合高分子材料。

一个特别关注的领域是使用水溶性和可生物降解的合成聚合物材料，如聚乳酸（PLA）。聚乳酸来源于可再生植物资源，如玉米淀粉，具有优异的生物降解性。这些口罩使用后，可被自然界中的微生物完全降解，产生二氧化碳和水，不污染环境。因此，聚乳酸不仅有利于个人防护，而且符合环保实践，有助于环境保护，这是可持续口罩设计的关键方面。根据过去的研究，我们认识到需要不断创新个人防护口罩，以应对不断变化的挑战和新出现的病原体。因此，我们的回顾不仅突出了当前的艺术状态，也强调了我们的主题对未来的学者和研究人员的重要性。鉴于2019冠状病毒病对全球的持续影响，我们迫切需要探索静电纺丝等尖端技术，以制造出更好的防护、舒适度和环境责任感的口罩。通过关注静电纺丝的基本原理和创新应用，我们旨在全面概述其在推进掩模设计和制造领域中的作用。从了解静电纺丝的复杂性到评估掩膜制造中每层的性能，我们的评论将为读者提供必要的知识，以便在这个关键领域做出明智的决策。此外，随着我们探索静电纺丝技术的最新进展，我们揭示了将智能设备纳入掩膜设计的令人兴奋的前景。从带有集成呼吸传感器的一次性口罩，到具有抗菌性能的外科口罩和为高度污染环境量身定制的3d打印口罩，个人防护口罩的未来似乎是有前途的和变革性的，如图1所示。

二、摘要

本研究主要是利用静电纺丝设备制作和设计个人防护口罩。该研究强调了在2019冠状病毒病或新冠病毒疫情和医疗保健环境下个人防护口罩的重要性。静电纺丝是一种生产超薄、柔韧和可穿戴纳米纤维的方法，被探索作为制造这些掩模的基础。本研究旨在探讨静电纺口罩在增强性能和保护方面的潜力。本研究旨在通过对过去研究的综合回顾，为未来学者提供知识基础。重点关注的领域包括静电纺丝技术、材料的选择以及个人防护口罩的设计和制造过程。此外，研究还探讨了每层口罩的性能特点，包括超水力性能、超过滤和空气纯度性能、超抗菌性能。该研究还探索了智能设备的应用，例如带有呼吸传感器的一次性口罩、具有抗菌功能的外科口罩以及用于高污染地区的3d打印口罩。总之，这项研究为静电纺个人防护口罩的发展和潜力提供了有价值的见解。

三、结论

利用静电纺丝设备制作和改进个人防护口罩是呼吸防护领域的一大进步。COVID-19大流行和卫生保健机构的要求特别强调了这一进展。静电纺丝可以制造出非常薄且灵活的纳米纤维，这对口罩的构造至关重要，可以提供更高水平的保护和舒适度。材料的精心选择是至关重要的，有一系列的可能性，包括合成水溶性和可生物降解聚合物，以及天然和混合聚合物。每种物质都是根据其对口罩整体有效性的具体贡献来选择的。这些面具的复杂设计表明了制造过程的复杂性。口罩的几层都有特定的功能：外层是防止污染物的主要屏障，过滤层是去除微小颗粒，抗菌层是中和病原体，内层是确保佩戴者舒适。使用这种分层方法进行面罩设计不仅可以提高性能，还可以定制保护以应对各种环境条件。最近的技术突破使创新的智能设备融入到这些口罩中，从而增强了它们的实用性。一次性口罩现在有监测呼吸模式的呼吸传感器，外科口罩具有抗菌特性以降低感染风险，3d打印口罩专为高污染情况而设计，确保最佳适配和过滤。此外，电纺丝掩膜技术领域正经历着巨大的进步，研究重点是使用带电纳米纤维来提高粒子捕获效率，以及研究创新材料来提高过滤能力。智能技术的结合也是一个新兴领域，用于监测健康状况的可穿戴传感器和允许实时评估周围环境的小工具取得了进步。

这一发现为未来的创新提供了坚实的基础，激励学者进一步开发静电纺个人防护口罩。

图1.静电纺丝型多功能口罩。（一）超薄纳米纤维在过滤污染空气中的应用。（二）各层和过滤机制。（三）使用石墨墨水制成的印刷纸传感器进行改进，以及使用集成纸传感器和呼吸监测电子设备的面罩。（四）静电纺垫在3D打印口罩中的应用内部结构。

图2.静电纺丝工艺的不同方法示意图(a)多轴静电纺丝，(b)三轴静电纺丝。(c)同轴静电纺丝：(i)同轴静电纺丝工艺，（ii）同轴针。