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水下呼吸科技:旱鸭子福音【陈荣专栏-58】

2014-12-27 陈荣 科技杂谈

【摘要】对于旱鸭子来说,这简直就是梦寐以求的神器。




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文 / 陈荣,微信号:chenrong671170


科幻片里经常能看到人们不需要氧气瓶就能在水下呼吸,那种往嘴里或者鼻子里一塞就能在水中畅游的玩意,对于旱鸭子来说,简直就是梦寐以求的神器。


事实上,在伟大的科学家的努力下,水下呼吸早已不是天方夜谭。我们来看看,现在已经有哪些技术能帮助你在水中畅游。


首先是酷酷的水下“鱼鳃”。


(图1、水下“鱼鳃”)


这是韩国研究人员研制的水下呼吸器——Triton(取名于人身鱼尾海神),一种再生式氧气供给系统,它的作用相当于鱼鳃,可以从水中提取氧气,让你能够在水中保持呼吸。


实际上,说白了这货就是氧气瓶的替代品,只不过,个头变得足够小,氧气获取方式从氧气瓶储备变成从水中就地取材,你不用再背着沉重的氧气瓶了。


(图2、氧气瓶的绝佳替代品)


因此,它最核心的技术不是造型,而是从水中提取氧气。看到两边的两根黑管子了吗?那就是水氧过滤器,利用内置的微型压缩机和提氧装置,就能把水中提取的氧气迅速储存到中间的微型储罐中,供你呼吸。


这个微型压缩机和提氧装置靠电池供电,所以如果快没电了,你还得赶紧浮上来给它充电。不过即便如此,研究人员说,Triton的使用时间也已经远超普通氧气瓶的好几倍了。


目前Triton已经进入原型机研发阶段,要量产的话,还需要解决一些实际的问题,比如氧气的转化效率,即从水中提取氧气的速度要足够快,能保证人体正常呼吸的需要。


在这方面,南丹麦大学的科学家们已经有了一些突破。


(图3、这是一种神奇的晶体)


这是南丹麦大学的科学家制备出的能够以高浓度吸收和储存氧气的材料,还没有名字,有人叫它“潜水侠晶体”。


制备这种晶体的关键是钴元素,通过一种被称作“选择性化学吸附”的过程吸收氧气。大概一小汤匙的份量,就足够一个成年人使用。


(图4、来个水下冥想之旅吧)


不过,吸收效率不成问题,但要让晶体释放氧气,还是有条件的,目前它只有在被加热或是被放到真空里的时候才会触发氧气释放,科学家正在探索光照触发的可能性,让氧气释放变得更加可控。


而且,由于它吸收的氧气太足,未来真正实用时,还需要考虑“醉氧”的问题,否则在水里因为氧气含量太高昏过去可就麻烦了。


既然呼吸还有这么多麻烦,如果更进一步,不呼吸不是更好?还真有人在研究这种技术。


(图5、直接把氧气打到血液中去,连呼吸都省了)


波士顿儿童医院的研究团队研制了一种微型颗粒,携带氧气,注射到血液里,让你不需要通过肺呼吸也能获得氧气了。


这些微粒相当于氧气的载体,外面包裹着一层血脂,主要是脂肪。这使得微粒在注射进入人体血液之后,能漂浮在血流中,然后,氧气就会慢慢挤进毛细血管中。


不过,研究团队的研发初衷并非水下呼吸,而是为了帮助呼吸衰竭的病人,这种微粒让医生们可以多获得15到30分钟的时间去抢救已经不能呼吸的垂危病人。


至于如何用在其他领域,医院的研究团队也还没做过研究。




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