全球首个“人造鱼鳃”问世,让人能在水下呼吸,为何没有被推广?(人造鱼鳃是真的吗)

潜水确实是人类的一大软肋,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,人在水中就可以“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。

全球首个“人造鱼鳃”问世,让人能在水下呼吸,为何没有被推广?(人造鱼鳃是真的吗)插图

早在2018年,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,如下图:

全球首个“人造鱼鳃”问世,让人能在水下呼吸,为何没有被推广?(人造鱼鳃是真的吗)插图2

最关键的是,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?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。

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乍一看这个产品非常的牛X,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。

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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。(下图为Triton的工作原理)

全球首个“人造鱼鳃”问世,让人能在水下呼吸,为何没有被推广?(人造鱼鳃是真的吗)插图8

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。

全球首个“人造鱼鳃”问世,让人能在水下呼吸,为何没有被推广?(人造鱼鳃是真的吗)插图10

写在最后

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,在笔者看来,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。

全球首个“人造鱼鳃”问世,让人能在水下呼吸,为何没有被推广?(人造鱼鳃是真的吗)插图12

而且还要考虑一个因素,因为不是有了氧气人就可以在水中自由自在了,想要下潜,人还要克服逐渐增加的水压。

关于作者: 猎奇动物社

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