環(huán)球在線消息:現(xiàn)在,許多科學(xué)家都致力于研究一種人工腮,供人在水下活動時呼吸用,但是理想的人工腮至今仍在科學(xué)家的追求中,不過,可以斷言,隨著科學(xué)技術(shù)的長足進步,理想的人工腮離問世不會太遠了。
20世紀80年代,美國北卡羅來納州杜克大學(xué)的科學(xué)家夫婦約瑟夫和西莉亞?伯納文圖拉發(fā)現(xiàn),魚之所以能在水中呼吸,是在對pH值敏感的血紅蛋白———運送氧氣的血液蛋白質(zhì)的幫助下做到的。當魚鰾周圍的細胞向血液中釋放乳酸時,血液pH值的下降導(dǎo)致氧氣釋放進入魚鰾,以確保提供魚在潛入更深的水中時呼吸所需的氧氣。這對夫婦意識到,可以通過模仿魚的這個提取空氣的過程創(chuàng)造出人工腮,實現(xiàn)多種用途。
他們模仿魚的血紅蛋白,考慮利用可以與氧氣牢固結(jié)合的合成化學(xué)物質(zhì)也就是人造血紅蛋白,當這種合成化學(xué)物質(zhì)通過一個電極時可以釋放氧氣。伯納文圖拉夫婦為潛水者設(shè)計的腮由兩個循環(huán)組成。在第一個循環(huán)中,人造血紅蛋白從水中提取氧氣。在這個循環(huán)的下一階段,攜帶氧氣的人造血紅蛋白流過一個電極并釋放出氧氣,釋出的氧氣進入運送可呼吸空氣的第二個循環(huán)。
隨著潛水者下潛,更高的壓力一方面壓縮可呼吸的氣體,另一方面使得更多的氣體溶入水中。由于氮氣占空氣的比例大約為80%,所以大部分損失的是氮氣。為了防止肺無法適應(yīng),腮不得不向可呼吸的氣體中泵入更多的氧氣。氧氣的比例因此而得到增加,這會導(dǎo)致一個問題:在9米深的水下,純氧會變得有毒。這個問題很難避免,雙循環(huán)的腮可減少氮氣的損失卻不能解決這個問題。即使能完全阻止通過人工腮損失氮,潛水者仍會通過他們的皮膚損失氮。
因此,在潛入較深的水下時,如果想從水中獲得所需的氧氣,潛水者將不得不攜帶氮氣以避免純氧所造成的傷害。
以色列發(fā)明家阿隆?博德納開發(fā)出一種新技術(shù),與涉及膜的人工腮無關(guān),他準備利用一種工業(yè)過程分離液體中的空氣。這一方法的基礎(chǔ)是:如果降低液體的壓力,例如利用離心泵,溶解在水中的氣體將會變成氣泡溢出。博德納說,他的電池驅(qū)動設(shè)備幾乎能夠?qū)⑷芙庠谒械臍怏w全部提取出來。如果是海水,它提取出的氣體中將包含34%的氧氣。重要的是,由于博納德的設(shè)備可以從水中同時提取氮氣和氧氣,氮氣損失將不再是困擾科學(xué)家的難題。
目前,科學(xué)家正就上述問題研究破解困局的辦法,在新原理和新技術(shù)層出不窮的今天,形形色色的人工腮都在科學(xué)家的構(gòu)思之中,人在水下像魚那樣正常呼吸,應(yīng)當不是過于遙遠的前景。
(作者:沈英甲 編輯:王晶 來源:新浪)