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仿生研究新进展:蝠鲼教会我们如何更好地将水过滤

2018-10-09 06:52作者:网络整理来源:网络整理浏览次数:

大多数水过滤器,都利用了筛子的工作原理。其关键部分,是无法让大颗粒穿行的过滤膜孔。但这种过滤器的一大问题,就是过滤器迟早会被其吸附的颗粒物给堵塞。 好消息是,针对蝠鲼(Manta Ray)的仿生研究,有望给出一种更优秀的解决方案。虽然长得有点“随便”,但蝠鲼其实人畜无害。它们完全以浮游生物和微型甲壳类动物为食,这需要生而强大的生物级海水过滤系统。

仿生研究新进展:蝠鲼教会我们如何更好地将水过滤

张嘴觅食的蝠鲼(图自: 维基百科 )

采用过滤来进食的鱼类,通常会将水吞入口中,然后借助鱼鳃来强行工作。 在出水路径上,水会通过密集排列的钩状衬里附属物(称作鳃耙 / gill rakers),浮游生物因为较大而出不去。

值得一提的是,当排出的水流通过时,会形成涡旋,使浮游生物从叶片中弹出,并返回口腔。

这种改进后的结构,让鳃耙不仅仅是一个捕获用的过滤器,还可以将粒子排斥开。

这不仅意味着该系统相当耐堵塞,还可以在高流速下操作, 并且允许动物保留下比鳃耙间隙小得多的猎物。

仿生研究新进展:蝠鲼教会我们如何更好地将水过滤

蝠鲼有独特的鳃耙结构,长而平行的叶状阵列(图自:俄勒冈州立大学)

论文合著者、助理教授 Jim Strother 表示:

我们当前正在研究能否对这种机制进行工程调整,未来有望将之用于废水处理等领域,以应对塑料微粒带来的新威胁。

有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《科学进展》( Science Advances )期刊上。 原标题为:

《Manta rays feed using ricochet separation, a novel nonclogging filtration mechanism》

(蝠鲼鳃耙的弹跳分离,一种新颖的无堵塞过滤机制)

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