美研究人員基于魚嘴結(jié)構(gòu)開發(fā)高效過濾器

　　 一個(gè)美國科研團(tuán)隊(duì)29日?qǐng)?bào)告說，他們基于濾食性魚類嘴部結(jié)構(gòu)的過濾機(jī)制設(shè)計(jì)了一個(gè)高效過濾器模型，能有效避免堵塞問題，未來有望應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中提高生產(chǎn)效率。

　　傳統(tǒng)過濾器通常是利用濾網(wǎng)將顆粒物從液體中分離出來，濾網(wǎng)需要經(jīng)常更換和清理，否則很容易發(fā)生堵塞。

　　相比而言魚類的口腔過濾能力更強(qiáng)。濾食性魚類，例如金魚、匙吻鱘、姥鯊和鯨鯊，都能在濾食時(shí)保留食物顆粒，同時(shí)避免口腔過濾器被雜物堵塞。

　　美國威廉-瑪麗學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)在最新一期英國《自然·通訊》網(wǎng)絡(luò)版報(bào)告說，基于匙吻鱘和姥鯊口腔中被稱為“鰓弓”的結(jié)構(gòu)，他們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)3D打印的錐形尼龍塑料過濾器模型。他們將模型放入一個(gè)水流池中觀察過濾效果，并將其與匙吻鱘口腔結(jié)構(gòu)的過濾機(jī)制進(jìn)行對(duì)比。

　　結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無論是模型還是魚的口腔，都是通過在液體中產(chǎn)生渦旋來捕獲顆粒物，并防止堵塞。鰓弓是硬骨或軟骨彎曲形成的錐形結(jié)構(gòu)，用于支撐鰓，其中的骨頭像老式暖氣片一樣平行排列。

　　研究人員解釋說，錐形結(jié)構(gòu)有助于魚口腔中的水流動(dòng)，形成水流和渦旋，而平行排列的骨頭有助于小顆粒物聚集，兩者結(jié)合作用形成“渦旋跨步過濾”機(jī)制，可使比骨頭之間縫隙還小的顆粒也能被攔截下來。

　　報(bào)告作者之一、威廉-瑪麗學(xué)院學(xué)者勞麗·桑德森說，這種過濾機(jī)制未來應(yīng)用非常廣泛，從過濾只有細(xì)胞大小顆粒的微型過濾器，到大型工業(yè)管道中的過濾器，都能高效發(fā)揮作用。