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電池“裝甲” 吞咽無憂

發(fā)布時(shí)間: 2014-11-05 08:55:01    來源: 中國科學(xué)報(bào)
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[摘要]每年超過3000名美國兒童會(huì)因?yàn)橥萄始~扣電池進(jìn)入急救室,這些紐扣電池可以為玩具、計(jì)算器等各類電子設(shè)備提供能量。

 

  圖片來源:《科學(xué)》

  每年超過3000名美國兒童會(huì)因?yàn)橥萄始~扣電池進(jìn)入急救室,這些紐扣電池可以為玩具、計(jì)算器等各類電子設(shè)備提供能量。然而,一旦它們進(jìn)入喉嚨,這些扁平的圓形供電設(shè)備就會(huì)釋放強(qiáng)腐蝕性的化學(xué)物質(zhì),能夠嚴(yán)重灼傷食道,導(dǎo)致內(nèi)出血甚至死亡。

  科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種簡單的解決方法:給這些電池穿上一層“盔甲”,讓它們進(jìn)入腸道后不產(chǎn)生傷害。

  當(dāng)一塊電池進(jìn)入消化道后,會(huì)與腸液發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生電流,釋放氫氧化物以及強(qiáng)腐蝕性離子,可以在數(shù)小時(shí)內(nèi)使腸道組織嚴(yán)重?fù)p壞。所以,生物工程學(xué)家利用這樣一個(gè)事實(shí),即電池在電池槽中的時(shí)候會(huì)有一種輕微的壓力,但是在消化道中并不會(huì)如此。他們給電池穿上了一層量子隧穿復(fù)合材料的衣服,即由硅鑲嵌著金屬粒子制成的一種類似于橡膠的材料。

  一般來講,這些金屬粒子離得很遠(yuǎn),因此不會(huì)導(dǎo)電。但是當(dāng)這些粒子一起被壓縮在體積僅有數(shù)個(gè)納米的空間中時(shí),電子就會(huì)經(jīng)過量子隧道穿過硅,把混合材料從絕緣體變成導(dǎo)電體。

  研究人員還對(duì)這層盔甲進(jìn)行了矯正,讓裝甲后的電池依然適用于常規(guī)電子設(shè)備,但是一旦進(jìn)入消化道,就會(huì)失去導(dǎo)電性。為了驗(yàn)證他們的設(shè)計(jì),科學(xué)家分別把一個(gè)常規(guī)紐扣電池和一個(gè)有裝甲的紐扣電池放入活豬食道內(nèi)。

  體外監(jiān)測實(shí)驗(yàn)表明,常規(guī)電池很快就會(huì)釋放氫氧化物,而視頻中同時(shí)顯示,有裝甲的電池依然完好無損,對(duì)豬的腸道沒有任何損害。

 

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