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“暖寶寶”的化學(xué)奧秘

2018-03-28 05:21李瑞祥邵紅能
科學(xué)24小時 2018年2期
關(guān)鍵詞:鐵粉無紡布原電池

李瑞祥 邵紅能

“暖寶寶”攜帶方便,發(fā)熱持久。因此,作為便捷、安全的貼身發(fā)熱器具,“暖寶寶”已成為當(dāng)今國際取暖驅(qū)寒,熱敷理療的時尚用品。那么,它的結(jié)構(gòu)成分是什么,又運用了什么原理?讓我們一起來了解一下吧!

結(jié)構(gòu)成分與發(fā)熱原理

暖寶寶的反應(yīng)原理其實就是利用原電池加快氧化反應(yīng)速度的原理,將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。它主要由碳粉、鐵粉、水、鹽水以及些許添加劑組成一個原電池放電。由于它沒有正負(fù)極,電子無法分正負(fù)電子導(dǎo)出,于是直接形成短路,從而產(chǎn)生熱量。

“暖寶寶”由原料層、明膠層、無紡布袋三部分組成。原料層置于無紡布袋內(nèi),由鐵粉、石、活性炭、無機鹽、水等合成。明膠層用于使其粘附在衣服上,一般選用優(yōu)質(zhì)壓敏膠涂層,粘結(jié)牢固,絕不污損衣物。為了使保溫長久持續(xù),產(chǎn)品使用了礦物材料蛭石。無紡布袋采用微孔透氣膜制作,特點是均勻不漏、透氣性好。在使用時,去掉外袋,讓內(nèi)袋暴露在空氣里,空氣中的氧氣通過透氣膜進入原料層。放熱的時間和溫度就是通過透氣膜的透氧速率進行控制的。如果透氧太快,熱量會迅速放空,且還可能燙傷皮膚;如果透氧太慢,又沒有什么溫度感。能夠持續(xù)發(fā)熱12小時的暖寶寶是由于里面的高純度的鐵粉與空氣持續(xù)緩慢地發(fā)生氧化反應(yīng)的結(jié)果。

暖寶寶采用鐵的“氧化放熱”原理,并且利用微孔透氧技術(shù),使產(chǎn)品具有散熱均衡、發(fā)熱持久的特點。在未使用前,必須采用完全隔絕空氣的包裝方式,一旦開包,化學(xué)反應(yīng)開始,便自動加熱。

鐵的“氧化放熱”原理,實際上就是根據(jù)鐵在潮濕空氣中發(fā)生吸氧腐蝕的原理?;钚蕴烤哂袕娢叫裕诨钚蕴康氖杷山Y(jié)構(gòu)中因此儲有水蒸氣。若水蒸氣液化成水滴,流出與空氣和鐵粉接觸,在氯化鈉的催化作用下,就會較為迅速地發(fā)生反應(yīng),生成氫氧化鐵,于是放出熱量。鐵在自然條件下的氧化反應(yīng)速度是緩慢的,若能加快這種反應(yīng),如設(shè)法加大鐵的表面積,使用水、食鹽和活性炭形成原電池來促進反應(yīng),就可以得到發(fā)熱袋所需的溫度,成為發(fā)熱袋的熱源。

詳解反應(yīng)成分

鐵粉:空氣中的氧氣與鐵粉發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氧化鐵,鐵被腐蝕的時候會釋放出熱量。這些熱量能令鐵粉的溫度達到72.78℃;軍用級別的取暖器溫度能達到93.33℃。一般工廠將鐵碾碎或者用水噴射熔化了的鐵來得到鐵粉。

多孔的小袋子:打開塑料包裝袋,空氣就滲入了暖寶寶小袋子中,袋子中開始進行能發(fā)熱的化學(xué)反應(yīng)。小孔越多意味著空氣越多,因此鞋用暖寶寶的小孔比一般暖寶寶更多(鞋中的空氣沒那么流通,需要更多孔)。

活性炭:活性炭的作用是吸附住空氣中的水分,保證氧化過程順利進行。它還有導(dǎo)熱功能,因此它能均勻散熱。加熱后的木炭體積膨脹,在碳原子間會留出數(shù)以百萬計的小孔,這樣一來每克炭的表面積會增加至2000平方千米,這些縫隙用來吸附水分足夠了。

氯化鈉:氯化鈉(鹽)與水混合是一種能促使鐵粉腐蝕的催化劑。

蛭石:這種含水的硅酸鎂鋁在加熱的時候會膨脹,看上去就像蠕蟲一樣,因此得名于拉丁語中vermiculus的蠕蟲。它很輕,吸水能力強,在暖寶寶中不參與化學(xué)反應(yīng)。它的味道也不臭,因此它是一種能防火的超級材料。它是絕緣體,有些建筑材料中也會用到它。它和活性炭一起將鐵粉分散開來,避免暖寶寶中的填充物發(fā)熱太快灼傷皮膚。

取暖驅(qū)寒但須合理使用

好的暖寶寶升溫快,發(fā)熱均勻,持續(xù)時間長,而且手感舒適,不墜袋。暖寶寶對關(guān)節(jié)炎、肩周炎、腰腿痛、風(fēng)濕及類風(fēng)濕、畏寒不適、四肢發(fā)涼、傷處遇寒疼痛等患者有止痛保健作用。

從暖寶寶的材料來看,只要按照科學(xué)的使用方法和正確的步驟使用,應(yīng)該是沒有副作用的,但劣質(zhì)產(chǎn)品可能會使用工業(yè)鐵粉,對人體有害,所以消費者要謹(jǐn)防低價劣質(zhì)產(chǎn)品。

一般人使用暖寶寶是不會有不良反應(yīng)的。不過,糖尿病人、小孩和老人要慎用,因為糖尿病患者和老人肢體末端感覺減退,小孩則皮膚嬌嫩,容易發(fā)生低溫燙傷。使用前一定要仔細(xì)閱讀使用方法和注意事項。暖寶寶的最高發(fā)熱溫度可達66℃,且12小時持續(xù)均勻放熱,因此是嚴(yán)禁直接貼在皮膚上的,也不適合貼在較薄的衣服上,睡覺時也不宜使用,使用時最好每隔1小時檢查一下皮膚,發(fā)現(xiàn)有紅斑或其他不適,應(yīng)立即停止使用。

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