武汉工程科技学院 湖北武汉
1.灵感来源
由于2020年来，世界各地都遭受到了疫情的影响。病毒的袭击让我们不得不被隔离在家中。根据世界各地的疫情感染人数来看，病毒的感染和传播十分严重。
处于疫情防控的特殊时期，防疫物品的使用量也大大增加。口罩的需求量大大增加，当我们在使用口罩的时候，我们发现了一些问题，很多人无法在规定的时间内正确使用口罩，根据这个问题，我们有了新的想法，是否设计一款合理的口罩能提醒我们口罩在什么时候就失去了能抵御病毒的作用，让我们及时的更换口罩，让口罩能完美的发挥它应有的作用。保护我们的身体不受病毒的入侵。
2.研究现状
我们的这款新型能变色的口罩的外层和内层均采用无纺布，中层采用熔喷布，还有口罩带、鼻夹组，和一个微型塑料管组成。经过我们的改革，它有了一定的变化，我们在微型塑料管里面加入特殊的荧光材料。当我们弯折鼻夹上的铁丝时，微型塑料管里面的特殊荧光物质便开始发光，当发光时间达到口罩的标准使用时间4-6个小时后，口罩微型管里面的特殊荧光物质的发光亮度慢慢的褪去，提醒人们口罩已经达到使用时间，需要及时的更换口罩。使用本产品之后，我们可以不用再担心因配戴时间过长而影响使用者健康的问题。
3.选题目的及意义
选题的目的：如今突如其来的新型冠状病毒的突然来袭，让我们明白了带口罩的作用及好处，有研究表明因为疫情我们全民戴口罩，导致我们因流感，呼吸道传染病去医院的人大幅下降，口罩能很好抵御病毒的入侵，规范的佩戴口罩跟好的能让我们抵御病毒的入侵，我们应该提倡全面规范戴口罩，为了让我们戴口罩变得更加规范，能发挥口罩的最大作用，我们的变色口罩就能很好的解决让我们如何规范正确佩戴口罩的这个问题。
选题的意义：一是我们考虑到疫情还未结束，口罩的需求量仍会持续增加，做好自我防范也正是防疫过程中最好的方法；二是口罩的生产量逐渐增加，而口罩在使用过程中也有一定的时间要求，勤换口罩不仅增加了市场口罩的消耗量，也可以让人们在规定的时间内使用口罩，做到更好的防护效果。三是因为有很多人不了解口罩的正确规范的佩戴时间，我们这款口罩就能很好的解决这一点。
4.材料分析
我们最先考虑的是荧光棒，可是荧光棒中的化学物质主要由三种物质组成：过氧化物、酯类化合物和荧光染料。简单地说，荧光棒发光的原理就是过氧化物和酯类化合物发生反应，将反应后的能量传递给荧光染料，再由染料发出荧光。目前市场上常见的荧光棒中通常放置了一个玻璃管夹层，夹层内外隔离了过氧化物和酯类化合物，经过揉搓，两种化合物反应使得荧光染料发光。如果用荧光粉，荧光粉对人体是有害的。荧光粉可以分为光致储能荧光粉和带有放射性的荧光粉，而其中，放射性的荧光粉中掺有放射性物质，而经常使用荧光粉可能导致头痛，乏力，发热，口腔及消化道齿龈红肿酸痛，糜烂出血，牙齿松动等情况。考虑到荧光棒，荧光粉有安全隐患，可能会含有有毒物质，对人体的健康产生不良影响，因此我们寻找到了其他的物质充当荧光棒、荧光粉，让它无毒。
许多物质都可产生荧光现象，但并非都可用作荧光色素。只有那些能产生明显的荧光并能作为染料使用的有机化合物才能称为免疫荧光色素或荧光染料。常用的荧光色素有：
（1）异硫氰酸荧光素（FITC）：为黄色或橙黄色结晶粉末，易溶于水或酒精等溶剂。
分子量为389.4，最大吸收光波长为490～495nm，最大发射光波长520～530nm，呈现明亮的黄绿色荧光。其主要优点是：人眼对黄绿色较为敏感；通常切片标本中的绿色荧光少于红色。
（2）四乙基罗丹明（RB200）：为橘红色粉末，不溶于水，易溶于酒精和丙酮。性质稳定，可长期保存。最大吸收光波长为570nm，最大发射光波长为595～600nm，呈橘红色荧光。
（3）四甲基异硫氰酸罗丹明（TRITC）：最大吸引光波长为550nm，最大发射光波长为620nm，呈橙红色荧光。与FITC的翠绿色荧光对比鲜明，可配合用于双重标记或对比染色。其异硫氰基可与蛋白质结合，但荧光效率较低。
（4）藻红蛋白（R-RE）：本品为无定形，褐红色粉末，不溶于水，易溶于酒精和丙酮，性质稳定，可长期保存。最大吸引光波长为565nm，最大发射光波长为578nm，呈明亮的橙色荧光。与FITC的翠绿色荧光对比鲜明，故被广泛用于对比染色或用于两种不同颜色的荧光抗体的双重染色。
以上材料价格过于昂贵且提取难度大，不适合当作口罩的材料。经过查找我们找到了两种便宜且无毒的物质，混合之后发出荧光。而萤光素和萤光素酶无毒且便宜，物质易提取。萤光素或萤光素酶不是特定的分子，而是对于所有能够产生萤光的底物和其对应的酶的统称，虽然它们各不相同。不同的能够控制发光的生物体用不同的萤光素酶来催化不同的发光反应。最为人所知的发光生物是萤火虫，而其所采用不同的萤光素酶与其他发光生物如萤光菇。一些生物，如叩头虫，含有多种不同的萤光素酶，能够催化同一萤光素底物，而发出不同颜色的萤光。萤光素酶是自然界中能够产生生物荧光的酶的统称，在相应化学反应中，萤光的产生是来自于萤光素的氧化，有些情况下反应体系中也包括三磷酸腺苷（ATP）。没有萤光素酶的情况下，萤光素与氧气反应的速率非常慢，而钙离子的存在常常可以进一步加速反应（与肌肉收缩的情况相似）。萤光素是一类小分子的底物（基质），在有萤光素酶的环境被氧化成为氧化萤光素和以可见光的形式放出能量。现在还不知道有多少种萤光素存在，但下方会列出一些有较好研究的化合物。萤光素有许多类型，然而所有类型都利用活性氧而发光。萤火虫、淡水螺、细菌、腔肠素、甲藻、介形虫等生物内都有萤光素，提取范围广。
5.市场需求
根据我们的调查问卷可以看出大多数会介意第二次售卖一次性口罩，那么我们这个产品就可以避免一些不良商家进行二次售卖，符合了大众的需求。产品的价格，大部分人都希望便宜，我们的产品虽然会贵一些，但也不会超出大众所接受范围，大部分人都会有换口罩的习惯，说明市场还是存在的，一天换一个的人居多，但是还是有部分人不正确的更换口罩，造成不稳定因素，所以我们这个产品可以极大的提高保护自我的意识，而且据统计大多数人不能够有效辨别口罩是否使用过，这样不安全系数也会提高，我们产品也可以很直观反应口罩的存在状态，是否使用过，大多数人对我们的产品保持能接受的态度，说明市场需求预计应该会很好。
总体来说，放眼全球口罩的市场需求还是蛮大的，同时口罩等一系列防护用具，对抗击疫情起到了强有力的作用，然而普通一次性口罩的使用，很多人都会重复使用多次或者忘记自己使用过，导致口罩的防护能力无法有效的发挥出来，从而无法更好的防止病毒和有害物资的入侵，这也是我们团队设计此口罩与同类产品的优势。通过市场的调查问卷，加上对市场分析的结果，我对我们产品还是抱有很大预想和期望，每个时期都会带动某一种东西的发展，虽然国内疫情逐步在有所缓和，口罩需求量相比于去年也下降许多，但市场需求还是存在的，况且国外疫情还没有结束，我们国家是口罩生产最大的国家，市场还是蛮大的，人与自然是个生命共用体，节约资源十分重要，我们需要尊重自然，顺应自然，保护自然，为了自然的发展和自然污染对人体的伤害，口罩的改进仍在不断创新，而我们的产品-变色口罩，采用良好的发光材料，对口罩的利用最大化，有用化起到了十分重要的作用，也为能够让人们做到更好的防护。