新技术户外核酸采样工作站的快速转化为抗疫攻坚战提供支撑
截至2020年3月中旬，我国的新冠肺炎疫情的本土新增确诊病例已经得到控制，疫情防控工作取得了阶段性胜利。而在战疫之初，医用和民用口罩在国内“一罩难求”的窘境，随着疫情的逐渐消退已得到了缓解。
户外核酸采样工作站介绍作为防护口罩和防护服的关键核心材料——熔喷级聚丙烯，其性能成为医用防护口罩能否成为战疫一线“最美逆行者”生命安全的一道屏障，也成为民用防护和民用卫生口罩能否成为广大人民自身与病毒有效隔离的屏障。然而，直至目前，我国熔喷级聚丙烯材料依然不能满足国内外因疫情导致的“突发”刚性需求。为保障疫情防控的需要，我国各级政府采取了“特事特办”的原则，在鼓励增加企业产能的基础上，加快对应用于新冠肺炎疫情中的医药、医疗器械、防护物品等领域新技术、新材料项目转化落地的立项进程，建立了快速反应机制。一大批新材料和新技术在最短的时间内被应用在新冠肺炎疫情防控和救治的最前线。
疫情加速新材料的技术攻关进程
针对新冠肺炎疫情，北京市人民政府于2020年2月2日颁布的《北京市人民政府办公厅关于进一步支持打好新型冠状病毒感染的肺炎疫情防控阻击战若干措施》要求：对新落地生产防控疫情所需物资的项目加快审批，围绕防控物资和配套部件、材料项目生产建设、认证等方面，开辟一站式、全链条并行、48小时内办结的审批绿色通道。同一天，由北京市科学技术委员会同8部门联合颁布的《关于加强新型冠状病毒肺炎科技攻关促进医药健康创新发展的若干措施》中也要求：对个体防护标准制定和防护产品开发等方面，建立无缝衔接、协同创新的快速反应体系。
因此，北京市相关部门积极组织在京高校、企业等研发及生产力量，开发针对疫情阻击的新材料和新技术。其中，北京化工大学材料科学与工程学院院长张立群教授团队在高阻隔防护品用熔喷级聚丙烯制备技术方面，已具备实现产业化的能力，北京市科学技术委员会以科技计划项目形式支持其进行产业化攻关。
户外核酸采样工作站在接受本刊采访时，张立群表示，一些新技术、新思路在新冠肺炎疫情期间被快速转化、论证和立项，在新闻报道中已看到有不少新型材料被应用于医用防护方面。新冠肺炎疫情在给人类带来苦难的同时，确实也在倒逼加速新材料技术的攻关和应用进程。张立群所在的北京化工大学是国内最早开展熔喷级聚丙烯材料研究工作的高校之一。2001年，北京化工大学与山东道恩高分子材料股份有限公司建立联合实验室，开展高性能熔喷级聚丙烯材料的研发工作，其“超高流动聚丙烯熔喷无纺布专用料技术”被鉴定为国际先进水平。新冠肺炎期间，张立群领衔的团队联合道恩高材（北京）科技公司突破聚丙烯可控降解技术以及荷电剂等助剂在熔喷料中高分散等技术难点，成功制备出静电不易衰减的高载电荷、长效抗菌、抗老化熔喷级聚丙烯材料。测试结果显示：制成的25g/m2型熔喷布过滤效率可高达97.0%（30L流量/min）；经70℃高温老化24h后（相当于自然存放1年），其过滤效率仍然高达94%；3次水洗后过滤效率还能保持在93.5%以上，抑菌性能按纺织品相关标准检测高达99%。
目前，该材料已经在道恩公司的烟台生产基地进行批量生产，称为第二代聚丙烯熔喷料，所制备的高性能熔喷布已发送北京联合康力医疗器械有限公司、北京时尚控股集团下属铜牛公司等5家北京口罩企业近10t，可制备高性能平面口罩1 000万只。待经过测试后，即可实现产业化生产应用在新冠肺炎疫情的防护领域。
“一个口罩”带来对新材料的行业思考
户外核酸采样工作站了解到在防护物资方面，我国在疫情暴发之时即采取的一系列保障措施在短时间内起到了不错的效果，国内防护物资严重短缺的情况得到很大程度的缓解，医用口罩、防护服等已经能够得到保障。但随着疫情在全球的加剧，医用和民用防护型和卫生型口罩、防护服等防护物资仍然严重紧缺，尤其是医用级聚丙烯熔喷布，在短时间内实现大量的增产也是不现实的事情。
如果没有新冠肺炎疫情的发生，我们是不会关注一个医用或民用口罩的。遗憾的是，疫情真的来了，口罩却成为保证生命安全的屏障。新冠肺炎疫情下，口罩之困困在何处，一个口罩带来的思考究竟有多少？
张立群为记者做了一些科普，解释了疫情期间“口罩之困”的原因：医用型、民用防护型和卫生型口罩区别于普通口罩的关键在于它中间的过滤层，这是阻隔病毒和细菌的关键层，而这一层的关键材料就是超高融指聚丙烯经过熔喷工艺制成的纤维无纺布（一般称为“熔喷布”）。他说：“疫情发生之前，国内聚丙烯熔喷布每年的产能只有六七万吨，日产能也就二三百吨，以往的用量不大，是个比较稳定的市场，生产企业和国家相关部门也没有太去重视战略性库存。但是新冠肺炎疫情突然到来，这个产能肯定不能满足疫情防控的需要，导致口罩原材料出现巨大的缺口。”
如果来看一组数据，就可以明白，张立群所说的口罩原材料短缺口不仅指我国，而且是全球。张立群进一步解释：“1t熔喷级聚丙烯专用料，可以做成30万～50万个N95口罩（过滤效果达到95%），或者100万个一次性医用外科口罩。”即使把现在年产7万t熔喷级聚丙烯全部用于支撑口罩生产，也只能支撑每天生产2.5亿只一次性口罩，更何况生产尿不湿、消音棉和空气以及水过滤器等产品也需要消耗大量熔喷级聚丙烯原料。我国医用口罩的产量占到全球的60%以上，除N95口罩外，多属于用即弃型（一次性）。新冠肺炎疫情已形成全球大流行之势，在疫情期间的保守需求量接近13亿只/天，最高需求量差不多29亿只/天。
既然熔喷级聚丙烯及其熔喷布的缺口如此之大，增加生产线是否能解决呢？“熔喷级聚丙烯及其熔喷布生产线的技术门槛远比口罩生产线的高，户外核酸采样工作站说特别是聚丙烯熔喷布生产线设备制造和安装周期长，一般在3～6个月甚至更长，且部分高端零件依赖进口，临时上马生产线困难很大，但口罩生产线可以在几天或数天内完成组建并实现产能。”张立群给记者作了一个比喻，熔喷级聚丙烯及其熔喷布处在口罩生产环节的中间，就像是一个葫芦中间最细的腰部，卡住了医用和民用口罩的产能，上游基础聚丙烯原料完全能够得到保证，下游的口罩生产能力也能得到保障，唯独熔喷级聚丙烯及其熔喷布产能有限，造成供需关系的紧张。
新技术的快速转化为抗疫攻坚战提供支撑
在新冠肺炎疫情防控和阻击的过程中，有许多新技术被快速转化，如新冠肺炎病毒的各种有效检测手段、人体体温监控系统、可复用高阻隔防护品用熔喷级聚丙烯材料等，在疫情的攻坚战中发挥了重要的支撑作用，为夺取抗疫的最终胜利提供了保障。
张立群认为，建立产业大数据对疫情的抗击作用十分重要，就口罩生产来说，在疫情暴发时就能统计出我国有多少熔喷布生产企业、有多少原材料和口罩生产企业，如果知道这些数据，就能统筹安排。在这个过程当中，一定要统一指挥、调度和配置。“别看只是一个小小的口罩，这背后每一个链条环节都要做好统筹，才能解决当下的供需矛盾。”张立群补充。
3月初，新冠肺炎疫情在美国持续加重，全美同样也面临着医疗物资极其紧张的局面，甚至许多一线医护人员每周只能分到一个N95口罩，不少医护人员因防护物资短缺而导致被感染的风险增加达到精神崩溃的边缘。但一个令美国民众深感遗憾的消息被美国卫生部长阿扎尔（Alex Azar）证实，国家储备的1700万个N95口罩中，已有500万个因过期无法使用，美国的医疗防护物资面临着严重短缺的困难。
一般来说，医用口罩最长的存放时间也不会超过2年，时间越久其防护效率越差，而决定口罩存放时间的关键因素依然是熔喷级聚丙烯材料。除影响熔喷级聚丙烯生产的设备难点外，张立群也指出了熔喷级聚丙烯材料的技术难点：一是熔喷布的过滤效率和通气阻力需要平衡。聚丙烯经过熔喷后形成的微细纤维的物理阻隔和纤维上荷载电荷的静电吸附作用是熔喷布能够过滤细菌、病毒和雾霾等微细颗粒的基本原理。通常情况下，过滤效率越高其通气阻力就越大，会造成佩戴者呼吸不畅，降低舒适度；如果降低通气阻力，熔喷布的网孔增大，就会造成过滤效果下降。解决这个平衡的关键利器要么是开发更新结构的纤维材料，要么是大幅度提升现有聚丙烯熔喷布的电荷注入量，提升其静电吸附能力。二是现有熔喷级聚丙烯抗老化性能差，且静电和抗菌性能在短期内大幅衰减（抗菌性3个月由90%降至50%，静电吸附效能6个月由99%降至70%～80%），不利于长期储存。三是制备低气味、分子量窄、超高融指（流动性）熔喷级聚丙烯自由基的控制降解反应技术的可控性难以掌握。
目前，在新冠肺炎全球流行的严峻形势下，口罩、防护服等防护产品仍是最短缺的物资，如果民用防护和民用卫生口罩能够实现重复利用，那么无疑将会极大缓解防护物资短缺的情况，成为全球抗击新冠肺炎疫情的巨大助力。
