3D打印揭魚嘴秘密 永不堵塞的過濾器成可能

鯨鯊等濾食性魚類有一個(gè)特殊技能——大口吃東西的時(shí)候，能在保留食物顆粒的同時(shí)濾除不想要的雜物，并且永遠(yuǎn)不會(huì)被堵塞。美國一個(gè)研究小組受此啟發(fā)開發(fā)出一種高效的仿生學(xué)過濾器。該研究為設(shè)計(jì)出更有效的工業(yè)過濾器鋪平了道路，有望在諸多領(lǐng)域獲得應(yīng)用。

濾食性魚類的這種技能，讓不少科學(xué)家為之著迷。但使其口腔過濾器避免堵塞的流體動(dòng)力學(xué)過程，在過去一直無人知曉。

在新研究中，美國威廉與瑪麗學(xué)院的勞莉·桑德森和她的團(tuán)隊(duì)借助3D打印技術(shù)，制造出了一個(gè)錐形的尼龍塑料模型，用其模仿匙吻鱘和姥鯊口腔中被稱為鰓弓的結(jié)構(gòu)。鰓弓，是硬骨或軟骨形成的弓形結(jié)構(gòu)，用于支撐魚鰓，能加速水在魚口腔中的流動(dòng)，形成水流和渦旋。這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)會(huì)讓小顆粒集中，提高濾食性魚類的捕食效率。

桑德森團(tuán)隊(duì)對該模型和三種匙吻鱘的口腔結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，模型中的過濾結(jié)構(gòu)和魚的過濾結(jié)構(gòu)，都能通過在液體中產(chǎn)生渦旋的方式來捕獲食物顆粒，防止堵塞。

研究小組發(fā)表在《自然—通訊》雜志上的論文稱，該裝置不但具有高效的過濾能力，甚至還能捕獲比過濾器網(wǎng)眼更小的顆粒。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)可在生產(chǎn)啤酒和奶制品等一系列對液體有效過濾有需求的工業(yè)上獲得應(yīng)用。

研究人員稱，該研究提出了一種被稱為“渦旋跨步式過濾”的新模式，可將其推導(dǎo)到其他擁有類似口腔結(jié)構(gòu)的濾食性生物上，例如蝌蚪、鴨子、鯨魚等。該成果有望帶來更高效快捷的工業(yè)過濾方式。

來源：中國科技網(wǎng)-科技日報(bào)