پوشش های کوانتومی ، کودکان شما را از خطرات بلعیدن باتری حفظ می کنند!

بسیاری از پدران و مادرانی که کودکان خردسال دارند، می دانند باتری ‌های کوچک و دکمه ای شکل، خوراک قورت داده شدن توسط کودکان هستند! متاسفانه این قطعات به راحتی بلعیده می شوند و هر سال هزاران مجروح به بار می آورند که البته برخی از مصدومیت ها واقعا مهلک هستند.

این پوشش های کوانتومی جدید فقط در زمان فشرده شدن، الکتریسیته را به جریان در می ‌آورد. بقیه اوقات، باتری را کاملا غیر فعال و ایمن می‌ سازند. این اختراع در ژورنال علمی PNAS شرح داده شده است. آن چه در این باتری ها حیاتی است، عایق ‌بندی آن است. زیرا جراحت و مرگ زمانی اتفاق می ‌افتد که باتری ‌ها در بدن انسان خیس شوند و جریان الکتریسیته را پس از قورت دادن آن ‌ها آزاد کنند.

پژوهشگر ارشد این پروژه، دکتر “جف کارپ” که یک مهندس بیوپزشکی در بیمارستان زنان در بوستون است، در این باره توضیح می دهد:

خیلی ساده است. در صورت بلعیده شدن باتری، جریان آزاد می شود. این جریان آب را تجزیه می ‌کند و یون ‌های هیدروکسید را تولید می ‌کند. این یون ها فاجعه هستند! باتری ها به طور موثر سود سوزآور تولید می ‌کنند که می ‌تواند از طریق بافت های بدن، به مری و یا تارهای صوتی و یا دیگر ارگان ها آسیب برسانند.

صدمات فاجعه بار

دو سال پیش بود که یکی از همکاران دکتر کارپ آماری را در مورد این مساله مشاهده کرد. او فهمید سالانه بیش از ۳۰۰۰  مورد مشابه در ایالات ‌متحده اتفاق می افتد. اینجا بود که تیم او شروع به جستجوی راه ‌حل کرد. حالا طراحی جدید این گروه حساس به فشار است.

آن‌ ها با استفاده از یک ویژگی به نام تونل زنی کوانتومی هدف خود را اجرا می کنند. البته این ویژگی، در سال های اخیر در انواع اسکرین ها و صفحات تماسی دستگاه های الکترونیکی پیاده سازی شده است.

پوشش های کوانتومی جدید چه قابلیت هایی را به باتری اضافه خواهند کرد؟

قطب منفی باتری با یک لایه نازک ۱ میلی متری از ماده ‌ای به نام کامپوزیت تونل زنی کوانتومی یا QTC پوشانده می شود. اکثریت این پوشش سیلیکونی است اما با ذرات بسیار کوچکی از فلز تزئین شده‌ است.

وقتی که این پوشش های کوانتومی محکم فشرده ‌شوند، ذرات فلز به هم نزدیک ‌تر می ‌شوند. این پدیده به الکترون ‌ها اجازه می دهد که بین ذرات فلز تونل بزنند. فرایندی که تنها می ‌تواند توسط مکانیک کوانتومی توضیح داده شود.

دکتر کارپ در این باره می گوید:

تونل زدن کوانتومی یک پدیده دیوانه وار است و اساسا غیرممکن ها را عملی می کند!

اگر چه جزئیات این پدیده هنوز خیلی مشخص نیست. اما شواهد نشان می دهند QTC ها در بسیاری از کاربردها استفاده می ‌شوند. برای مثال شرکت Peratech ،QTC هایی را توسعه داده است و آن ‌ها را به تولید کنندگان موبایل های هوشمند و ناسا ارائه داده است. دکتر کارپ در این باره به BBC گفته است:

به عنوان اولین تلاش، ما فکر کردیم که مقداری از این ساختار را از یک کاتالوگ خریداری کنیم و آن را روی باتری قرار دهیم و ببینیم آیا این کار موثر است؟ بله! کاملا موثر و کارآمد بود.

در حالی که کامپوزیت تونل زنی کوانتومی در یک طرف باتری تعبیه می شود، لبه‌های باتری نیز باید با یک درزگیر مناسب پوشانده شوند تا کاملا ضد آب و بی خطر باشند. حال اگر باتری تحت فشار باشد، جریان را تحویل می دهد. در غیر این صورت، خبری از الکتریسیته نخواهد بود.

در تصویر بالا (سمت چپ)، باتری بدون پوشش را می بینیم که پس از 25 ساعت در مایع معده متلاشی شده است. اما باتری کوانتومی (سمت راست) بدون تغییر باقی مانده است.

دکتر کارپ با همکاری همکارانش در موسسه تکنولوژی ماساچوست (MIT) و دانشگاه هاروارد، به طور کامل طرح جدید را آزمایش کرده اند. هنگامی که این قطعات روی نمونه‌ هایی از بافت شکم و یا درون روده خوک زنده قرار گرفتند، باتری ‌ها هیچ آسیبی ندیدند و بی اثر باقی ماندند.

این باتری کوانتومی در مایع شبیه‌ سازی شده معده انسان نیز به مدت ۲۴ ساعت باقی ماند و هیچ جریان الکتریسیته ای آزاد نکرد. در حالی که همین آزمایش با یک باتری معمولی و بدون پوشش های کوانتومی به نشت جریان منجر شد.

دکتر “کیت پارکینز” شاهد آسیب دیدن چندین کودک خردسال پس از بلعیدن باتری بوده است. از جمله 2 مورد مرگ و میر در ماه های اخیر. او متخصص مراقبت‌ های ویژه است و مشاور اصلی خدمات حمل و نقل Paediatric در منطقه ولز شمالی است. او در این باره می گوید:

دیدن خون ریزی داخلی در بدن کودکان که پزشکان نمی‌ توانستند آن را متوقف کنند، برای من بسیار ناراحت کننده بوده است. اهمیتی نداشت که آن‌ها چه چیزی را امتحان می‌کنند، خون ریزی حاصل از این باتری ها هیچ وقت متوقف نمی شود…

و بالاخره، ثبت اختراع!

تنها راه حل هایی که دکتر پارکینز تا حالا مشاهده کرده بود، ایده‌ هایی مانند ترساندن کودکان از طعم بد باتری ها یا نقاشی کردن آن‌ ها با رنگ بود تا والدین متوجه شوند که آیا کودک یکی از آن ‌ها را بلعیده است یا نه. پس از این اختراع، او این پوشش محافظ را فوق‌ العاده دانست و خاطر نشان کرد:

این عالی است، اگر چیزی به این حد ساده بتواند مشکلی به این بزرگی را حل کند!

شکل بالا تصویر اشعه ایکس از یک باتری قورت داده شده توسط یک کودک را نشان می دهد.

دکتر “پل شیرینگ” هم اکنون مطالعه روی تکنولوژی باتری را در کالج دانشگاه لندن دنبال می کند. او نیز با این نکته موافق است که این طراحی یک امکان هیجان ‌انگیز است، تا زمانی که به طور گسترده مورد استفاده قرار گیرد.

دکتر شیرینگ معتقد است این پوشش های کوانتومی قابلیت عرضه در مقیاسی عظیم دارند و البته ارزان هم به نظر می ‌رسند. حالا دکتر کارپ و گروهش در بوستون، این اختراع را ثبت کرده ‌اند و تا امروز چند گفتگو درباره تولید گسترده آن داشته‌ اند. دکتر کارپ امیدوار است که در آینده ای نزدیک با سازندگان مطرح باتری در دنیا کار کند تا از بروز چنین آسیب‌ هایی در کودکان جلوگیری شود.

منبع
www.bbc.com