Рыбаки часто находят источники вдохновения в природных системах, чтобы решить сложные проблемы. Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) не исключение. В поисках новых решений для очистки воды они обратились к натуральному примеру — скатам-мантам, которые эффективно фильтруют воду во время плавания, отсеивая нежелательные частицы.
Как работают скаты-манты?
Скатам-мантам свойственен уникальный механизм фильтрации. Рот этих животных покрыт гребневидными структурами, известными как пластинки, которые создают вихри. Эти вихри захватывают частицы планктона, направляя их в глотку луча. Благодаря этому процессу скаты-манты могут питаться и дышать, одновременно поддерживая баланс.
Эффективное сочетание проницаемости и селективности
Промышленные фильтры должны найти золотую середину между проницаемостью и селективностью. Это означает, что жидкость должна свободно проходить через фильтр, а также иметь возможность захватывать частицы определенного размера.
Разработка нового фильтра
Исследователи MIT решили использовать эффективную конструкцию луча, чтобы создать новый тип фильтра. Они изготовили простой фильтр, который они назвали «протекающий канал». Фильтр состоит из двух плоских прозрачных акриловых пластин, соединенных на концах, создавая между ними длинный узкий канал. На одном конце канала они вставили напечатанные на 3D-принтере структуры, имитирующие ротовые бороздки ската-мобулы.
Эксперименты с различными скоростями потока
Исследователи экспериментировали с разной скоростью потока воды в своих фильтрах. Для отслеживания потока в воду они добавили краситель. При малых скоростях потока вода плавно проходила через канавки. Однако при увеличении скорости потока вода начала завихряться на входе в каждую канавку, образуя вихри. Это вихреобразование препятствовало прохождению частиц через фильтр.
Полезные свойства вихря
«Этот вихрь не блокирует воду, но он блокирует частицы», — объясняет Аннет «Пеко» Хосой, автор исследования из MIT. «В то время как при более медленном потоке частицы проходят через фильтр вместе с водой, при более высоких скоростях потока частицы пытаются пройти через фильтр, но блокируются этим вихрем и вместо этого сбрасываются вниз по каналу. Вихрь полезен, потому что он не дает частицам вытекать».
Революционные перспективы
Новый фильтр, вдохновленный скатами-мантами, может стать революционной технологией для очистки воды в промышленных условиях. Его потенциальные преимущества включают повышенную эффективность, снижение энергопотребления и меньшее количество выбросов. Исследователи продолжают улучшать конструкцию фильтра и готовятся к дальнейшим испытаниям и внедрениям в различных отраслях. Так же рекомендуем прочитать интересную статью лекарство для лечения болезни Альцгеймера.
Хочу поделиться своим восторженным мнением о новой системе очистки воздуха, разработанной учеными из MIT! Это просто супер! Я никогда не думал, что технологии могут так сильно повлиять на качество нашего воздуха. Система наверняка работает эффективно и действительно помогает снизить уровень загрязнений.
Я бы уже хотел бы начал использовать подобные технологии у себя дома и чувствую разницу! Воздух бы стал чище и свежей, а это так важно для здоровья. Надеюсь, что такие инновации будут внедряться повсеместно. Огромное спасибо ученым за их труд! Рекомендую всем обратить внимание на это!