Most homemade masks are doing a great job, even when we sneeze, study finds 
A new study examined the effectiveness of common household fabrics in blocking droplets. Researchers tested the breathability and droplet-blocking ability of 11 common household fabrics, using a medical mask as a benchmark. The fabrics selected ranged from new and used garments, quilted cloths, bedsheets and dishcloth material.
Saif, a mechanical science and engineering professor at the University of Illinois, Urbana-Champaign, led a study that examined the effectiveness of common household fabrics in blocking droplets. The findings are published in the journal Extreme Mechanics Letters.
Aerosol particles are typically classified as less than 5 micrometers, and lie in the range of hundreds of nanometers. However, larger droplets -- up to about 1 millimeter in diameter -- can also be expelled when an individual speaks, coughs or sneezes. These larger droplets pose a problem because, with sufficient momentum, they can squeeze through the pores of some fabrics, break into smaller droplets and become airborne.
However, for an individual to feel compelled to wear a mask, it must be comfortable and breathable, the researchers said.
"A mask made out of a low-breathability fabric is not only uncomfortable, but can also result in leakage as the exhaled air is forced out around contours of a face, defeating the purpose of the mask and providing a false sense of protection," Saif said. "Our goal is to show that many common fabrics exploit the trade-off between breathability and efficiency of blocking droplets -- large and small."
The team tested the breathability and droplet-blocking ability of 11 common household fabrics, using a medical mask as a benchmark. The fabrics selected ranged from new and used garments, quilted cloths, bedsheets and dishcloth material. The researchers then characterized the fabrics in terms of their construction, fiber content, weight, thread count, porosity and water-absorption rate.
"Testing the breathability of these fabrics was the easy part," Saif said. "We simply measured the rate of airflow through the fabric. Testing the droplet-blocking ability is a bit more complicated."
In the lab, the researchers fill the nozzle of an inhaler with distilled water seeded with easy-to-find 100-nanometer diameter fluorescent particles -- which happens to be the size of a novel coronavirus particle. When puffed, the inhaler forces the water through the nozzle and generates high-momentum droplets that collect on a plastic dish placed in front of the inhaler. To test the fabrics, the researchers repeat this process with the various materials placed over the collection dishes.
"We count the number of nanoparticles landing on the dish using a high-resolution confocal microscope. We can then use the ratio of the number collected with and without the fabric to give us a measure of droplet-blocking efficiency," Saif said.
The team also measured the velocity and size of the particles expelled from the inhaler using high-speed video.
Their analyses revealed that droplets leave the inhaler at about 17 meters per second. Droplets released by speaking, coughing and sneezing have velocities within the range of 10 to 40 meters per second, the researchers said.
In terms of size, the high-speed video detected droplets with diameters in the 0.1 to 1 millimeter range, matching that of the larger-sized droplets released by speaking, coughing and sneezing.
"We found that all of the fabrics tested are considerably effective at blocking the 100 nanometer particles carried by high-velocity droplets similar to those that may be released by speaking, coughing and sneezing, even as a single layer," Saif said. "With two or three layers, even the more permeable fabrics, such as T-shirt cloth, achieve droplet-blocking efficiency that is similar to that of a medical mask, while still maintaining comparable or better breathability.
"Our experimental platform offers a way to test fabrics for their blocking efficiency against the small -- and now -- larger droplets that are released by human respiratory events."
U. of I. engineering students Onur Aydin, Bashar Emon, Shyuan Cheng, Liu Hong and Leonardo P. Chamorro participated in this study. Saif also is affiliated with bioengineering, the Holonyak Micro and Nanotechnology Lab, the Beckman Institute for Advanced Science and Technology, the Carl R. Woese Institute for Genomic Biology and the Carle Illinois College of Medicine at Illinois.

De door de computer vertaalde Engelse tekst (let op: gelet op de vaak technische inhoud van een artikel kunnen bij het vertalen wellicht vreemde en soms niet helemaal juiste woorden en/of zinnen gevormd worden)

De meeste zelfgemaakte maskers doen het geweldig, zelfs als we niezen, studie-vondsten Een nieuwe studie onderzocht de effectiviteit van gewone huishoudelijke weefsels bij het blokkeren van druppels. Onderzoekers hebben het ademend vermogen en het druppelblokkerende vermogen van 11 gewone huishoudelijke stoffen getest, met behulp van een medisch masker als maatstaf. De geselecteerde stoffen varieerden van nieuwe en gebruikte kledingstukken, gewatteerde doeken, beddengoed en vaatdoekmateriaal. Saif, een hoogleraar werktuigbouwkunde en techniek aan de Universiteit van Illinois, Urbana-Champaign, leidde een onderzoek waarin de effectiviteit van gewone huishoudelijke stoffen bij het blokkeren van druppels werd onderzocht. De bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Extreme Mechanics Letters. Aërosoldeeltjes worden doorgaans geclassificeerd als minder dan 5 micrometer en liggen in het bereik van honderden nanometers. Grotere druppels - tot ongeveer 1 millimeter in diameter - kunnen echter ook worden uitgedreven wanneer iemand spreekt, hoest of niest. Deze grotere druppels vormen een probleem omdat ze bij voldoende vaart door de poriën van sommige weefsels kunnen persen, in kleinere druppels kunnen breken en in de lucht terechtkomen. Om een persoon echter gedwongen te voelen om een masker te dragen, moet het comfortabel en ademend zijn, aldus de onderzoekers. "Een masker gemaakt van een stof met een lage ademende werking is niet alleen oncomfortabel, maar kan ook resulteren in lekkage omdat de uitgeademde lucht rond de contouren van een gezicht naar buiten wordt gedrukt, waardoor het doel van het masker teniet wordt gedaan en een vals gevoel van bescherming wordt geboden", Zei Saif. "Ons doel is om te laten zien dat veel gangbare stoffen gebruik maken van de wisselwerking tussen ademend vermogen en efficiëntie van het blokkeren van druppeltjes - groot en klein." Het team testte het ademend vermogen en het druppelblokkerende vermogen van 11 gewone huishoudelijke stoffen, met een medisch masker als maatstaf. De geselecteerde stoffen varieerden van nieuwe en gebruikte kledingstukken, gewatteerde doeken, beddengoed en vaatdoekmateriaal. De onderzoekers karakteriseerden de stoffen vervolgens op basis van hun constructie, vezelgehalte, gewicht, draadtelling, porositeit en wateropname. "Het testen van het ademend vermogen van deze stoffen was het makkelijke gedeelte", zei Saif. "We hebben simpelweg de luchtstroom door de stof gemeten. Het testen van het vermogen om druppels te blokkeren is iets gecompliceerder." In het laboratorium vullen de onderzoekers het mondstuk van een inhalator met gedestilleerd water dat is gezaaid met gemakkelijk te vinden fluorescerende deeltjes met een diameter van 100 nanometer - die toevallig de grootte hebben van een nieuw coronavirusdeeltje. Wanneer de inhalator wordt opgeblazen, wordt het water door het mondstuk geperst en worden druppels met een hoge impuls gegenereerd die zich verzamelen op een plastic schaal die voor de inhalator is geplaatst. Om de stoffen te testen, herhalen de onderzoekers dit proces met de verschillende materialen die over de verzamelschalen worden geplaatst. "We tellen het aantal nanodeeltjes dat op de schaal landt met behulp van een confocale microscoop met hoge resolutie. We kunnen dan de verhouding van het aantal dat met en zonder de stof is verzameld, gebruiken om ons een maat te geven voor de efficiëntie van druppelblokkering", zei Saif. Het team heeft ook de snelheid en grootte van de deeltjes die uit de inhalator worden verdreven, gemeten met behulp van high-speed video. Uit hun analyses bleek dat druppeltjes de inhalator verlaten met ongeveer 17 meter per seconde. Druppeltjes die vrijkomen door te spreken, hoesten en niezen hebben snelheden binnen het bereik van 10 tot 40 meter per seconde, aldus de onderzoekers. Qua grootte detecteerde de high-speed video druppeltjes met een diameter in het bereik van 0,1 tot 1 millimeter, die overeenkwamen met die van de grotere druppeltjes die vrijkwamen door te spreken, hoesten en niezen. "We ontdekten dat alle geteste weefsels aanzienlijk effectief zijn in het blokkeren van de deeltjes van 100 nanometer die worden meegevoerd door druppeltjes met hoge snelheid, vergelijkbaar met de deeltjes die vrijkomen door te spreken, hoesten en niezen, zelfs als een enkele laag," zei Saif. "Met twee of drie lagen bereiken zelfs de meer doorlatende stoffen, zoals T-shirtdoek, een druppelblokkerende efficiëntie die vergelijkbaar is met die van een medisch masker, terwijl ze toch een vergelijkbaar of beter ademend vermogen behouden. "Ons experimentele platform biedt een manier om weefsels te testen op hun blokkerende werking tegen de kleine - en nu - grotere druppeltjes die vrijkomen bij menselijke ademhalingsproblemen." U. van I. ingenieursstudenten Onur Aydin, Bashar Emon, Shyuan Cheng, Liu Hong en Leonardo P. Chamorro namen deel aan deze studie. Saif is ook aangesloten bij bio-engineering, het Holonyak Micro and Nanotechnology Lab, het Beckman Institute for Advanced Science and Technology, het Carl R. Woese Institute for Genomic Biology en het Carle Illinois College of Medicine in Illinois.