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一個美國科研團隊29日報告說，他們基于濾食性魚類嘴部結(jié)構(gòu)的過濾機制設(shè)計了一個高效過濾器模型，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。
美科研團隊設(shè)計高效過濾器模型可避免堵塞
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。濾食性魚類，例如金魚、匙吻鱘、姥鯊和鯨鯊，都能在濾食時保留食物顆粒，同時避免口腔過濾器被雜物堵塞。
美國威廉-瑪麗學(xué)院的研究團隊在最新一期英國《自然·通訊》網(wǎng)絡(luò)版報告說，基于匙吻鱘和姥鯊口腔中被稱為“鰓弓”的結(jié)構(gòu)，他們設(shè)計了一個3D打印的錐形尼龍塑料過濾器模型。他們將模型放入一個水流池中觀察過濾效果，并將其與匙吻鱘口腔結(jié)構(gòu)的過濾機制進行對比。
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，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”機制，可使比骨頭之間縫隙還小的顆粒也能被攔截下來。
報告作者之一、威廉-瑪麗學(xué)院學(xué)者勞麗·桑德森說，這種過濾機制未來應(yīng)用非常廣泛，從過濾只有細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。
