文章图片
文章图片
虽然目前人类已经有了氧气瓶等潜水设备 ， 但是氧气瓶很笨重不说 ， 其中氧气的含量也相对较少 ， 这决定了人不能在水里待太久 。 如果人能够像鱼那样直接从水中获取氧气的话 ， 就可以“如鱼得水”了 。
那么 ， 人能不能通过仿生学制造一个与鱼鳃同样远离的“鳃”帮助人类在水下生存呢？还真的有人这么干了 。
国外的一位设计师就从007电影中詹姆斯邦德水下打斗时 ， 嘴巴上戴的一个呼吸器上找到了灵感 ， 虽然电影中的呼吸器是虚构的 ， 但这位设计师还真的设计出来了 ， 这款产品叫人造鱼鳃呼吸器 ， 取名为Triton 。
从外观上看 ， 这个呼吸器就是由两个自行车车柄拼在一起的 ， 中间由一个圆柱形的设计相连 。
在一些呼吸设备中 ， 通常会填充上一些具有吸附作用的物质 ， 而这个产品里什么填充物都没有 。 那么它是如何工作的呢？
【人类实现水下自由？全球首个“人造鱼鳃”问世4年，前景咋样了？】原来 ， 这个呼吸器内部内置了细微的震动压缩机和过滤膜 ， 它的工作原理是水先进入了两个车柄状的结构的内部（上面有无数个小孔） ， 然后通过震动压缩机将水中的氧气与水分离 ， 之后再经由过滤膜过滤 ， 使得新鲜的氧气进入到人的嘴中 ， 这样人就可以从水中源源不断地获得氧气了 。
乍一看这个产品非常的厉害 ， 看到它 ， 我们似乎看到了可以自由在水中呼吸和徜徉的自己 。 但是 ， 这个产品只是概念性产品 ， 它还有着诸多的不足之处 。
首先 ， 振动压缩机是通过电池工作的 ， 而电池都是有容量的 。 而且电池的容量通常与其体积成正比 ， 而如此小巧的呼吸器内要植入一块电池 ， 它的蓄电量是比较少的 。 通过测试 ， 研发者发现 ， 在满电的状态下 ， 这块电池只能支撑人在4.6米的深度坚持45分钟 。其次 ， 不同的人对氧气的需求是不一样的 。 根据科学的测试 ， 人每次吸入的空气约为500ml ， 而正常情况下 ， 人每分钟要呼吸16-20次 ， 也就是说人一分钟要吸入8-10升的空气 ， 按照空气中氧气占比21％算 ， 人一分钟至少需要1.7升的氧气 。
这还是在正常的情况下 ， 而在水下 ， 人所受的压力以及人在移动时（上面的测试数据是人固定在4.6米的深度产生的） ， 需要的氧气甚至会翻倍 。 需要的氧气量翻倍 ， 人必然会增加呼吸的频率 ， 此时电池的电量消耗必然也会加倍 ， 这就会造成下水没多久电池就没电了的现象 。
第三 ， 水溶氧的变化 。 一般情况下 ， 深水区比浅水区的水溶氧要少很多 ， 这是因为空气中的氧气之所以会进入水中 ， 与气压有关 ， 在气压的影响下 ， 水中的氧气经由水面向水下渗透 。 但是 ， 气压是不变的 ， 但是水越深 ， 水压越大 ， 这就造成了空气中的氧气渗透到一定深度后就很难继续渗入了 。
而上面的测试数据是在浅水中（4.6米）测得的 ， 越往深处走的话 ， 水溶氧越少 ， 此时也需要多次呼吸才能满足人的正常需要 。 这必然也会让电池的续航时间大打折扣 。
虽然人造鱼鳃呼吸器是发明出来了 ， 但是它的续航却成了问题 ， 因为随着运动量加大、水深的增加、水溶氧的波动 ， 人对氧气的需求会比在陆地上还要大得多 ， 此时必然会大大缩短电池的寿命 。 因此 ， 这个人造鱼鳃呼吸器发明了快4年了 ， 也没有公司愿意去批量生产它 。
想要解决这个问题 ， 从电池入手显然是不太靠谱了 ， 不妨换一下思路 ， 不要过滤水中原本就稀少的氧气 ， 可以直接用装置把水电解成氧 ， 这或许更靠谱一些 。 而且还要考虑一个因素 ， 那就是逐渐加深的水压 。你们觉得呢？人工鱼鳃真的能够帮助人们实现水下自由吗？欢迎在评论区留言讨论 。
推荐阅读
- 假设有人统一了四大基本力，那他的地位会超越牛顿和爱因斯坦吗？
- 用于超快光纤激光器的“即插即用”等离子体超光纤
- （四）发现物质粒子缺口和能量缺失
- 另外的世界？物质为何不能小于普朗克长度，它真不能无限分割吗？
- 超级材料突围战开启，中国已抢占先机？石墨烯究竟是什么？
- 科学家发明的一种铝镓粉可以从任何水源中高效制备氢气
- MicroED能为共晶结构解析带来什么？
- 年过百岁不养老，造火箭的他有多拼？
- 顶刊《Nature》：增材制造得到高强度且高韧性的纳米片层高熵合金