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捕獲空氣的能力可以用來保持流線流動

知識經驗


捕獲空氣的能力可以用來保持流線流動

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受水下蜘蛛啟發的研究可以幫助工業控制流體管道中的有毒或易燃氣體 。法國巴黎PSL研究大學的研究人員受到了水銀魚的啟發，它可以捕捉身體周圍的一層空氣，這樣它就可以在水下呼吸 。
“靈感來自觀察這些利用自然結構捕捉空氣的動物——對它們來說，這是一種生存策略 。我們能利用大自然提出的想法嗎？”埃琳娜德馬萊普雷德是這篇論文的主要作者，發表在《應用物理快報》上 。
蜘蛛腹部有毛發，可以防水 。這種特性被稱為疏水性——不太常見的是對空氣上癮或吸引空氣 。它們通過腹部呼吸，它們捕獲的空氣層使它們能夠在水下有效地生活——在沒有陸地的情況下狩獵、休息、交配和產卵 。
該團隊通過在蜘蛛的腹部涂抹商業疏水噴霧來模仿蜘蛛腹部的毛發 。當他們沉浸在其中時，他們觀察到氣泡會附著在螺紋上，如果螺紋傾斜，即使角度與水平方向相差十度，也會沿著螺紋向上引導 。
很容易理解，類似的水滴在空氣中流動，但水中的泡沫讓德馬雷德和他的同事感到驚訝 。
他們對氣泡受力的分析表明，大部分阻力來自氣泡周圍的水皮，與水滴相反，水滴的阻力來自水和線之間接觸區域的末端 。
“空氣很容易移動，但水不會——摩擦總是發生在水中 。在泡沫周圍移動水比泡沫本身更困難，”德馬雷德說 。
通過改變螺紋角度、氣泡大小和流體粘度，該團隊能夠創建完整的物理圖像，并計算慣性、浮力、粘度和表面張力之間的相互作用 。
雖然他們開始研究時沒有應用，但他們已經聯系了行業利益相關者，他們可以看到新知識的潛力 。
【捕獲空氣的能力可以用來保持流線流動】在基于液體流動的工業中 ， 截留氣體可能存在問題：從氣流中捕獲和引導氣泡的能力可能是降低安全風險的主要優勢，尤其是在氣體有毒或易燃的情況下 。