目前日期文章:201703 (2)

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受樹木結構的啟發,美國馬里蘭大學的工程師對木頭進行改造,將其作為鋰金屬電池負極的特殊結構,以此避免某些關鍵因素導致的電池故障。

用木头来做更安全的电池

鋰離子在可充電電池中移動,為手機,筆記本,甚至是燈泡提供電能。在充滿電的情況下,負極:鋰金屬膨脹,在電量用盡的情況下,鋰金屬收縮。尺寸上的快速變化會導致預料之外的後果,比如鋰金屬表面鋰的增多。這些損壞隨著時間累積,將導致嚴重的安全隱患,如過熱或著火。對此,博士生Ying Zhang提出了一種新的設計,能提升電池的能量密度,增加電池容量,並同時降低電池過熱風險。

這種新型電池並非使用金屬塊存儲鋰離子,而是將其存儲在木材中的天然通道中,這些通道曾被植物用於運輸水和養分。

木材就像是旅館,提供了大量房間(通道),能夠容納許多住客(鋰金屬)。隨著鋰金屬“住客”進入木質旅館,旅館能容納所有住客,將他們舒服、安全地安置在每個房間內,同時維持木頭的外部結構。每個房間內容納的住客可多可少,但總體結構不會被破壞或者坍塌。

這樣做出來的電池十分安全,可進行快速的充電和放電。工程師們用電流密度對電池進行度量,即鋰金屬在表面聚集的速度,高電流密度相當於木頭旅館客流量較大,但當旅館門口堵塞時可能出現一些問題。通過簡單地增加供鋰離子通行的門的數量可以避免這個問題,這正是該研究中使用的方法。雖然同一時間鋰金屬客人通行的總量不變,但每個門經過的客人數目很少,即局部電流密度較小。通過利用木頭主人每個通道內具備的較大表面積,可降低局部電流密度,使得鋰金屬的受控移動更加容易。

在電池中使用大量鋰金屬箔片是傳統的替代方式,就像只有一個供客人進出的門,這樣的旅館並不穩定。當電池處於高電流密度的情況下,單個門不足以應對大流量的客人,因此很容易損壞,導致電池內部出現隱患。另一方面,木頭旅館的設計,由於其具備大量筆直通道,為住客提供了多個通行門戶,因此鋰電池可分別進入獨立的通道,即使在高電流密度(3mA/cm2)下也能井井有條,避免了可能導致電池故障的樹形分枝結構。

項目領導者、材料科學與工程系副教授、大學能量研究中心成員Liangbing Hu說:

    我們正在研究使用天然材料改進電池,這只是我們研究的一部分。我們從天然的生物結構中得到靈感,創造了存儲能量的新方式,現在我們也能使用可再生材料了。

該研究已被發表在3月20日的美國國家科學院論文集上,題為“大容量,低彎曲度及通道引導的鋰金屬電極。”

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在微信平台上,曾經有一篇文章宣稱《美國正式確認紅酒抗癌》,說是耶魯大學的研究表明“喝紅酒可以增加非霍奇金淋巴瘤患者的存活率”。雖然這篇文章後來被丁香園舉報,被認定為不實信息,但此前已經得到了“10萬+”的閱讀量。按照“謠言—闢謠”的傳播常規,這“10萬+”的讀者中,知道這是不實信息的可能只是一小部分。

這裡要講解的是:這樣一個傳說,是如何出爐的。

耶魯大學確實有過一項研究,探討紅酒與非霍奇金淋巴瘤患者的存活率關係。這項研究的結果最早是在在2009年的癌症學會年會上報導。然後,在2010年的《癌症生存期刊》正式發表。雖然那篇微信文章中所說的數字跟論文中稍有一點不同,但沒有實質性的差異,可以確定引用的就是那篇論文。

這項研究是流行病學調查。在科學研究中,流行病學調查往往只是發現現象,提供假說,大多數情況下不能“確認結論”。也就是說,僅僅是基於這是一項流行病學調查,微信文章說“確認XXX”就已經是誇大其詞。

這項調查長期跟踪了575名“非霍奇金淋巴瘤患者”的生存狀況。結果發現:喝葡萄酒患者5年生存率是75%,而不喝葡萄酒的則是69%。因為這些人除了喝不喝葡萄酒之外,還存在著其他方面的不同,而那些因素也可能導致這個生存率的差異。研究者通過統計工具,排除了年齡、教育狀況和抽煙等因素的影響之後,喝酒者的五年生存率還是要比不喝酒的高一些。但需要注意的是,這些只是研究者想到、也收集了數據的因素,並不能涵蓋所有的影響因素。

更重要的是:一項幾百人的流行病學調查,75%與69%的差別其實相當小(儘管在統計學上算是有“顯著性差異”)。研究者討論這項研究結果時也提到,喝葡萄酒的人可能伴隨著更好的社會經濟條件。但是,社會經濟條件的數據並沒有收集。在論文中,他們試圖用社會經濟條件所伴隨的飲食習慣來解釋五年生存率的差異——這是基於“社會經濟條件好的人會吃得更健康”和“吃得健康就能增加五年生存率”。不過,這兩個假設並不見得成立,而結果是兩組人在“健康飲食”方面的差異也並不明顯。

實際上,社會經濟條件的差異,更主要體現在醫療保障條件上。顯而易見,社會經濟條件更好的癌症患者,有意願、也有能力進行更好的醫療。醫療保障,遠比其他因素更能影響癌症患者的壽命。

簡而言之,這只是一項證據力度非常弱的小樣本流行病學調查,其結果完全無法說明“喝紅酒可以增加非霍奇金淋巴瘤患者的存活率”。

如果真要討論喝酒對癌症發生率的影響,就應該看看科學界做過的更多研究。 2004年,意大利學者匯總了過去三十多年中關於喝酒與腫瘤等14種疾病以及受傷情況的研究論文,涉及到的研究多達156項,總人數超過了11萬。

他們發現,只要喝酒,就會增加癌症的發生風險。風險的增加幅度跟酒精的量相關,不管是白酒、葡萄酒還是啤酒,只要有酒精,都同樣增加風險。比如,每天喝50克酒精(大致相當於2兩50度的白酒),那麼口腔癌和咽癌的風險將增加2.1倍,食道癌、喉癌和原發性高血壓的風險都會增加一倍左右,乳腺癌增加55%,肝硬化增加6.1倍,慢性胰腺炎增加78%,出血性中風增加82%,而肝癌的增加也有40%。

雖然這些也主要是流行病學的調查,也只是發現了“相關性”和假說,而不是“確認”,但是這些研究總體的樣本數和風險的增加幅度,都遠遠比耶魯的那項研究要高。也就是說,跟耶魯的那項研究相比,這些“喝酒會增加癌症風險”的論文證據還要強得多。

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