受魚嘴啟發的高效過濾器造出

靠在液體中製造渦旋攔截顆粒物

科技日報北京3月29日電（記者王小龍）鯨鯊等濾食性魚類有一個特殊技能——大口吃東西的時候，能在保留食物顆粒的同時濾除不想要的雜物，並且永遠不會被堵塞。美國一個研究小組受此啟發開發出一種高效的倣生學過濾器。該研究為設計出更有效的工業過濾器鋪平了道路，有望在諸多領域獲得應用。

濾食性魚類的這種技能，讓不少科學家為之著迷。但使其口腔過濾器避免堵塞的流體動力學過程，在過去一直無人知曉。

在新研究中，美國威廉與瑪麗學院的勞莉·桑德森和她的團隊借助3D列印技術，製造出了一個錐形的尼龍塑膠模型，用其模倣匙吻鱘和姥鯊口腔中被稱為鰓弓的結構。鰓弓，是硬骨或軟骨形成的弓形結構，用於支撐魚鰓，能加速水在魚口腔中的流動，形成水流和渦旋。這種獨特的結構會讓小顆粒集中，提高濾食性魚類的捕食效率。

桑德森團隊對該模型和三種匙吻鱘的口腔結構進行了測試，結果發現，模型中的過濾結構和魚的過濾結構，都能通過在液體中産生渦旋的方式來捕獲食物顆粒，防止堵塞。

研究小組發表在《自然—通訊》雜誌上的論文稱，該裝置不但具有高效的過濾能力，甚至還能捕獲比過濾器網眼更小的顆粒。這項發現可在生産啤酒和奶製品等一系列對液體有效過濾有需求的工業上獲得應用。

研究人員稱，該研究提出了一種被稱為“渦旋跨步式過濾”的新模式，可將其推導到其他擁有類似口腔結構的濾食性生物上，例如蝌蚪、鴨子、鯨魚等。該成果有望帶來更高效快捷的工業過濾方式。