防毒面具

天文科普
20年10月10日
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我是好人

防毒面具
防毒面具主要是由过滤元件、罩体、眼窗、呼气通话装置以及头带等部件组成，它们各有各的职责，同时又能默契配合。
一、过滤元件
过滤元件是防毒面具上忠诚的把关卫士，它只允许人体须臾不可缺的清洁空气通过。世界各国的面具五花八门，面具上的过滤元件也是形状各异，但它们内部结构的设计思路却大同小异。其内部装有对付气溶胶（悬浮在空气中的微小颗粒）的过滤层，又叫滤烟层，实际上是一层特制过滤纸。它既要高效率地滤除有害物气溶胶粒子，又要对人体的呼吸不产生明显的阻力。
过滤元件内还装有专门对付毒气蒸汽的防毒炭。它跟普通民用活性炭不同、防毒炭不仅要有非常发达的微孔结构，使其有足够大的“肚子”，能尽量多“吃”毒剂，而且要有充分发达的中孔、大孔，以使具有吸附作用的道路畅通，满足吸附速率的要求。防毒炭除要求孔隙结构合理外，还须经特殊的化学药剂处理，因为，对付各种毒魔单靠物理吸附作用是远远不够的，必须借助催化剂，进行物化反应，使其大量“吸毒”，成为身手不凡的“瘾君子”。
新的防毒炭对付毒剂的能力很强。然而，随着时间的推移，防毒炭会产生一种惰性，这就是自然界的陈化作用。为了防止这种惰性的过早出现，面具设计师们必须对防毒炭进行防陈化处理。催化与陈化是两门根深的学问，其关键技术，各国都秘而不宣。
过滤元件有的安在面具左边；有的安在下颌处；有的还带导气管，无论安置得怎样巧妙，都像是个赘物。据说，现在发现了一种会“吃”毒剂的酶，如果这种酶用到过滤元件上，面具设计将出现质的飞跃。
二、面具罩体
面具罩体是将防毒面具各部件构成一整体的主要部件。乍看，它无非就是一块橡皮，没什么大多的学问。然而，它要适合多种头型的人佩戴，既要密合，不让有毒物乘隙而入，又不至给人造成面部压疼，这的确不是一件易事。仅就其与面部贴合的部位，即专家们所称的密合框而言，面具设计师们便绞尽了脑汁。
最初，密合框由一片橡皮制成，称单片密合框。它能与面部吻合，结构及制造工艺均十分简单，但戴后常使人面部的突出部位感到难以承受的压痛，动态气密性也较差。
以后，出现了单反折边密合框结构。它是在平面密合框的基础上再加一圈反折边，依靠橡胶的弹性拉力在人面部形成密合力。呼气时面具内压力大于外界压力，是一种正压气密性好的密合框结构。单反折边密合框无疑比单片密合框前进了一大步，然而，在满足战术使用要求上依然还存在较大差距。目前，比较先进的密合框有气垫管型、双反折边型和波纹状结构型等。
英国的 S6 型面具是当今国际上公认的先进面具，其最显著的特点就是采用了气垫管密合框结构。这种密合框由一个中间充有一定量气体并密封起来的橡胶管构成。管上装有压力调节阀，可使气垫管变得“鼓”一些或“瘪”一些，使之与各种面型的人员面部都能紧密吻合。由于气垫管内的气体对各个方向施加的压力相等，因此，在人的面部产生均衡的压力，长时间佩戴亦不会产生局部压疼。但这种密合框制作工艺复杂，产品合格率低。
英国最新研制的 S10 型面具是采用了整体模压成型的类双反折边密合框。它是具有两道反折边的密合框，能在人的面部形成两道密封圈，即使有少量毒剂乘隙突破第一道“防线”，第二道“防线”还可阻挡毒剂的进一步侵入。
波纹密合框结构据说也是一种两道线密合结构。眼窗看上去是两块透明的玻璃，其形状有的圆、有的扁、有的大、有的小、有的平、有的凸，似乎看
不出什么奥妙。但当我们把探寻的目光投向眼窗背后，却也发现了深藏的“玄机”。
在低温寒冷环境下佩戴面具，眼窗镜片上常常凝雾结霜，严重影响人员的视线。当镜片上的雾或霜的面积超过眼窗面积的 1／2 时，该面具即判为“失明”，不能继续佩戴。为解决这一问题，面具设计师们首先想到的是用保明片、保明药膏、保明剂一类的物化保明方法。其原理就是利用一些具有强吸水性的化学物质，及时吸收面具内人员呼出的接触眼窗的湿气，使其变成不明显影响视线的均匀水膜，防止湿气在眼窗上凝雾结霜。但在实际使用中却发现，现有的保明膏、保明剂，只能提供短时间的保明效果；保明片虽有较好的效果，但随着为扩大视野而采用曲面镜片后，其应用越来越受到限制。
于是，面具设计师们又把思路投向了结构式保明。这就是在面罩总体结构进行合理安排的基础上，在面罩内设计一些引导呼吸气流按设计者意图流动的附加结构，如 Y 型管、导流罩、口鼻罩等。Y 型管位于面罩的下部，向下与进气孔相连，向上分成两支呈“Y”
型的支管，分别伸向两个眼窗的内侧边缘。Y 型管可导引吸入的干燥空气流扫过眼窗区，以避免呼出的湿热气体凝结在冰冷的眼窗上。不过，这种“Y”型保明结构只是在温度不低于 0℃时较为有效。温度太低时，水蒸汽凝结的速度超过蒸发的速度，Y 型管的保明作用便显得力不从心。因此，这种结构往往只作为一种辅助保明手段，需与其他措施配合使用，如有的跟保明片结合；有的跟口鼻罩或导流罩结合。导流罩和口鼻罩从结构上看，均是附于面罩内的小面罩，将人员嘴巴和鼻子罩住并相对密合，以阻止呼出的湿热气体进入眼窗区，避免水汽与镜片接触而产生凝结现象。实践证明，设计合理、制作精细的导流罩和口鼻罩不仅在保明上起到了“锦上添花”的作用，而且有助于减少面具内呼出气体滞留的空间–专家们称之为有害空间。有害空间越小，呼出的气体被重新吸入的几率就越小，每次吸入的新鲜空气就越多。因而，尽可能减少面具内有害空间也是面具设计师们追求的目标之一。此外，在现代面具的设计制作上还实现了人员在佩戴面具后仍能正常通话、饮水、进食、急救等等。