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原标题:3d打印两栖鳃,让人类可在水中也能畅快呼吸! 不知道大家有没有看过一部电影《未来水世界》,在

原标题:3d打印两栖鳃,让人类可在水中也能畅快呼吸!

不知道大家有没有看过一部电影《未来水世界》,在这个世纪中叶,地球已经变成了水球,因为全球变暖产生的温室效应导致地球的海平面上升,人类世界变成一片汪洋,人类只能生活在漂浮的人造岛屿上,男主角因此竟然长出了像鱼一样的鳃。

虽然是电影艺术加工,但全球变暖确实成为了一个不争的事实,这个夏天,亚洲、欧洲、北美、北非四个大洲同时“高烧不退”,甚至在原本极寒的北极圈地带,也监测到了极为罕见的32度高温。

难道以后人类只能生活在水中?真的会长出像鱼一样的鳃?可能是未雨绸缪,最近,国外科学家?jun kamei?设计出一款3d打印服装——amphibio。可以帮助人类在水下呼吸。

两栖鳃长啥样?

amphibio由两部分组成,上半部分和我们常见的呼吸面罩类似,将你的口鼻紧紧的包裹起来,防止进水。

下半部分由白色多孔的疏水材料组成,柔性防水圈采用3d打印,表面覆盖的软性材料凹凸不平。长得很像奶油雪糕……通过补充周围水中的氧气并消散二氧化碳来支持水下呼吸,jun kamei 也将它形象的称为“鳃”。

从哪儿来的灵感?

提起设计这套两栖鳃,研发人员表示:到2100年,全球整体气温会比现在上升3.2度,会导致5亿至30亿人口所处的海平面上升,并淹没位于沿海地区的超大城市。那个时候人类只能生活在水面上,如果没有随升潜水设备,日常生活会变得特别麻烦。

因此,他想到了自然界常见的潜水昆虫,这种昆虫体轻于水,一般附着在河底的植物上,靠身体周围和翅膀下存储的空气进行呼吸,气泡中的氧气被它消耗完之后可从水中扩散而补充;而它排出的二氧化碳到气泡中,再溶于水。

两栖腮如何工作的?

amphibio两栖鳃工作原理同我们常见的呼吸机类似,位于颈部和胸部周围的白色装置起到了鱼鳃的作用,整个装置内部是空心的,含有空气,可以通过上半部分的白色面罩吸入和呼出,呼出的气体通过管子连接到鳃附件上。

鳃附件由微孔疏水材料3d打印,通过从周围水中提取氧气并消散整个系统中积聚的二氧化碳来支持水下呼吸。

不用担心呼吸的时候进水,鳃附件的材料中的微孔允许空气通过,但阻止任何水渗透。

从演示视频中我们可以看到,kamei的amphibio通过两个连接管悬挂在充水罐的中心。通过左管,kamei用70%的二氧化碳气体填充进鳃附件,模拟人呼气时的二氧化碳浓度水平。连接到第二管的传感器始终监测鳃中的氧气水平。

kamei解释说:该系统采用气密单向阀密封,因此在鳃中补充氧气的唯一方法是通过周围水膜。氧气溶解在周围的水中,并且由于鳃中的氧气比例低,水中的氧分子通过鳃膜以补偿浓度差异,如渗透的情况。

类似的事情发生在过量的二氧化碳分子上,二氧化碳分子从鳃到周围的水以相反的方向流动。

理想很丰满,现实很残酷

amphibio项目是在rca-iis东京设计实验室内开发,这是一个实验设计技术工作室,由rca和东京大学合作建立。

amphibio无法取代典型的潜水设备,但kamei确实给出了下一阶段的实现方法。

首先,需要确保在身体周围有足够的amphibio表面积。 其次,当鳃不能提供足够的氧气时,需要采取安全措施来监测氧气水平并切换到较小的应急气体罐。最后,需要在“人体耗氧量模拟控制水族箱”中进行测试。

如果要在人体上进行测试的话,设计师表示至少将需要32平方米的鳃附件来支持水中的人体消耗。

此外,虽然鳃可以从水中吸收氧气,但它不能获得氮气,因此潜水员肺部的氮气(占78%)很快就会渗出,软管会塌陷,呼吸面罩会溢水。对于amphibio来说,情况会更糟,因为疏水表面捕获的空气层会减少,并且很快就会随着氮气扩散到周围的水中而消失。

最后,假使人工鳃在非常浅的水中效果最好。如果潜水员下降超过几英尺,水压将再次使软管塌陷,气囊和面罩将淹没。

虽说现目前还无法完全支持人体呼吸,但它可以在小型气罐补充时起作用,并且试用起来也没有传统的潜水设备那样麻烦。kamei解释说,“如果你熟悉自由潜水和水肺潜水设备,amphibio就在这两者之间。”

并且,kamei表示,在不久的将来,它可以让佩戴者在水下停留时间比在自由潜水时更长,但设备更少传统的水肺潜水容器箱可完全抛弃。

虽然两栖鳃正式上市时间还未确定,但艺术家kathryn strudwick已经设计提供未来世界的效果图,其中amphibio可用于水下游览,而人类可以毫不费力地在水下呼吸。

啧啧啧

真梦幻,看得极果君心痒难耐啊,希望早日上市,大家一起潜个水~

本文由极果用户笑成猪打嗝原创

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