科学家受鱼嘴启发研制高效过滤器

  科学家通过滤食性鱼类嘴部结构启发,研发出一种新的液体过滤机制,可通过液体中的涡旋有效地截获颗粒物,甚至能够捕获比过滤器本身的网眼更小的颗粒。这项发现可用于一系列对液体有过滤需求的工业应用领域,如生产啤酒和奶制品。研究成果近日发表于《自然—通讯》。

  滤食性鱼类,例如金鱼和鲸鲨,都能够在滤食时保留食物颗粒,但不让口腔过滤器被不想要的杂物堵塞。然而,让滤食性鱼类避免口腔过滤器堵塞的流体动力学过程一直不清楚。

  美国弗吉尼亚威廉与玛丽学院Laurie Sanderson团队设计了一个3D打印的锥形尼龙塑料模型,模仿了匙吻鲟和姥鲨口腔中被称为鳃弓的结构。他们研究了三种匙吻鲟的口腔结构,并检测了该模型在试验水流池中的表现。研究显示,模型中的过滤结构和鱼的过滤结构都是通过在液体中产生涡旋,从而捕获食物颗粒并防止堵塞。鳃弓是硬骨或软骨形成的弓形结构用于支撑鳃,起到了特定的肋片作用,帮助鱼口腔中的水流动,形成水流和涡旋。这些肋片帮助小颗粒的集中,提高了捕获食物的效率。(鲁捷)

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