紐扣電池有隱患?「安全外衣」來防護

2021-02-23 果殼

形形色色的紐扣電池經常出現在我們的生活中,它們在給生活帶來方便的同時,也給兒童安全帶來的隱患。好奇的嬰幼兒如果找到了紐扣電池,很可能會把它們吞進肚,而與其他異物相比,紐扣電池更有可能造成嚴重的食管(或其他消化道黏膜)灼傷,甚至可能危及生命。這樣的事故並不鮮見,而到目前為止,除了把紐扣電池藏起來,還沒有什麼更好的預防措施。近日,來自布萊根婦女醫院的研究團隊為這一問題給出了新的解決方案,他們的研究成果於11月3日發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)上。

目前世界上每年會生產大約50億個紐扣電池,儘管一些兒童玩具會用螺絲加固後蓋,但仍有大量電器中的紐扣電池可以被小孩子輕鬆地取出。根據美國疾控中心(CDC)數據,在2010年一年內就有4800名兒童因誤吞紐扣電池而到醫院急診室治療,而且這樣的事故發生數字呈逐年上升的趨勢[1]。

「誤吞發生之後,必須要儘快將電池從食道中取出,」研究合作者、胃腸病學家約翰•特拉韋爾索(Giovanni Traverso)表示。「吞食電池會對消化道造成急性損傷,當電池接觸組織後產生電流,化學燒傷很快就會發生。」當被誤吞時,紐扣電池會對體液產生一定的電解作用,在電池負極附近氫氧根離子聚集,局部pH上升,這是電池造成黏膜損傷的一個重要原因[2]。為了解決這一問題,研究團隊為紐扣電池套上了一層「安全裝甲」,使它們能夠在「供電狀態」和「惰性狀態」之間自動轉換。

卡普和他的同事們在2010年開始關注紐扣電池的安全性問題,並著手尋求解決方案。「這看起來並不困難,只要運用材料器械方面的專業知識,我們就可以在較短的時間內取得顯著進展。」 卡普說。

研究者們意識到,當電池裝在設備中時,它們都要承受一定程度的壓力,而當取出電池時壓力就會隨之消失。因此,他們就利用壓敏材料將電池負極包裹起來,作為電池的「安全開關」。他們使用的是量子隧道效應壓敏複合材料(quantum tunneling composite),這種材料也被用於製造觸屏。加上了壓敏層之後,電池只在受到壓力時才會供電,而如果壓力消失,它就會自動轉換為絕緣狀態,避免電解作用對黏膜造成危害。為了驗證安全塗層的效果,研究者們還利用離體的消化道黏膜組織和實驗動物進行了對照實驗。結果發現,未經過處理的電池對黏膜造成明顯損傷,而經過壓敏塗層處理的電池對組織的損傷程度明顯減少。

這種塗層技術不僅能避免意外傷害,而且它也相當經濟。「最終的花費多少取決於具體的材料,不過根據我們現在的配方,成本只會增加幾分錢而已。」論文的第一作者布萊恩•勞利希特(Bryan Laulicht)這樣說。

現在,卡普和他的同事們正在繼續研究,以確定大規模生產這種安全紐扣電池的最佳方式。他們還將與電池生產商合作,使這種改進產品能夠最終走進消費者的家中。(編輯:窗敲雨)

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