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受鱼嘴启发的高效过滤器

受鱼嘴启发的高效过滤器

作者:admin    来源:未知    发布时间:2019-04-08 16:59    浏览量:

  受鱼嘴启发的高效过滤器

  受到滤食性鱼类嘴部结构启发的一种新的液体过滤机制,通过液体中的涡旋有效地截获颗粒物。这个发表在《自然-通讯》Fish mouths as engineering structures for vortical cross-step filtration上的机制能够捕获颗粒,甚至有潜力捕获比过滤器本身的网眼更小的颗粒。这项发现可以用于一系列对液体的有效过滤有需求的工业应用上,例如生产啤酒和奶制品。

        受鱼嘴启发的高效过滤器

  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自己的口腔过滤器被不想要的杂物堵塞。然而让滤食性鱼类避免堵塞的流体动力学过程过去一直不清楚。

  美国威廉与玛丽学院的Laurie Sanderson和她的研究团队设计了一个3D打印的锥形的尼龙塑料模型,模仿了匙吻鲟和姥鲨口腔中的被称为鳃弓的结构。他们研究了模型在一个试验水流池中的表现,以及三种匙吻鲟的口腔结构。研究者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捕获食物颗粒,防止堵塞的。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(称为D型肋片)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。

  研究提出这个新机制,又叫做“涡旋跨步过滤”模式可以推导到其他拥有类似口腔结构的滤食性生物上,例如蝌蚪的鳃过滤,鸭喙栉片和鲸须板。这些研究成果也为设计更有效的工业过滤器铺平了道路,从而可能带来更高效的过滤过程。

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