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为纽扣电池装上安全外衣

作者:芸香来源:果壳网 日期:2016年1月4日 17:09

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为纽扣电池装上安全外衣

形形色色的纽扣电池经常出现在我们的生活中,它们在给生活带来方便的同时,也给儿童安全带来的隐患。好奇的婴幼儿如果找到了纽扣电池,很可能会把它们吞进肚,而与其他异物相比,纽扣电池更有可能造成严重的食管(或其他消化道粘膜)灼伤,甚至可能危及生命。这样的事故并不鲜见,而到目前为止,除了把纽扣电池藏起来,还没有什么更好的预防措施。近日,来自布莱根妇女医院的研究团队为这一问题给出了新的解决方案,他们的研究成果于11月3日发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

目前世界上每年会生产大约50亿个纽扣电池,尽管一些儿童玩具会用螺丝加固后盖,但仍有大量电器中的纽扣电池可以被小孩子轻松地取出。根据美国疾控中心(CDC)数据,在2010年一年内就有4800名儿童因误吞纽扣电池而到医院急诊室治疗,而且这样的事故发生数字呈逐年上升的趋势[1]

“误吞发生之后,必须要尽快将电池从食道中取出,”研究合作者、胃肠病学家约翰•特拉韦尔索(Giovanni Traverso)表示。“吞食电池会对消化道造成急性损伤,当电池接触组织后产生电流,化学烧伤很快就会发生。”当被误吞时,纽扣电池会对体液产生一定的电解作用,在电池负极附近氢氧根离子聚集,局部pH上升,这是电池造成粘膜损伤的一个重要原因[2]。为了解决这一问题,研究团队为纽扣电池套上了一层“安全装甲”,使它们能够在“供电状态”和“惰性状态”之间自动转换。

卡普和他的同事们在2010年开始关注纽扣电池的安全性问题,并着手寻求解决方案。“这看起来并不困难,只要运用材料器械方面的专业知识,我们就可以在较短的时间内取得显著进展。” 卡普说。

研究者们意识到,当电池装在设备中时,它们都要承受一定程度的压力,而当取出电池时压力就会随之消失。因此,他们就利用压敏材料将电池负极包裹起来,作为电池的“安全开关”。他们使用的是量子隧道效应压敏复合材料(quantum tunneling composite),这种材料也被用于制造触屏。加上了压敏层之后,电池只在受到压力时才会供电,而如果压力消失,它就会自动转换为绝缘状态,避免电解作用对粘膜造成危害。为了验证安全涂层的效果,研究者们还利用离体的消化道粘膜组织和实验动物进行了对照实验。结果发现,未经过处理的电池对粘膜造成明显损伤,而经过压敏涂层处理的电池对组织的损伤程度明显减少。

这种涂层技术不仅能避免意外伤害,而且它也相当经济。“最终的花费多少取决于具体的材料,不过根据我们现在的配方,成本只会增加几分钱而已。”论文的第一作者布莱恩•劳利希特(Bryan Laulicht)这样说。

现在,卡普和他的同事们正在继续研究,以确定大规模生产这种安全纽扣电池的最佳方式。他们还将与电池生产商合作,使这种改进产品能够最终走进消费者的家中。(编辑:窗敲雨)

参考资料:

  1. http://www.cdc.gov/mmwr/preview/mmwrhtml/mm6134a1.htm
  2. http://www.poison.org/battery/mechanism.asp
  3. Eurekalert, Putting batteries in a kidsafe coat of armor
  4. Simple battery armor to protect against gastrointestinal injury from accidental ingestion
 

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