Künstliche Menschen Kiemen Schwimmkäfer inspiriert

Durch das Studium, wie Käfer Luft vor dem Ertrinken zu fangen können, empfehlen Forscher künstliche Kiemen, die solch einen Trick zu imitieren Menschen atmen zu helfen.

Wissenschaftler in England untersucht super-water-Repellent Oberflächen. Diese verfügen über verschwindend kleinen Strukturen, die wie Bäume in einem Wald, steigen auf dem Wasser Tropfen ruhen. Die Strukturen fangen Luft zwischen der Oberfläche, die, der Sie von oben ragen, und das Wasser auf sie.

Insekten und Spinnen ertrinken in der Regel als untergetaucht. Aquatische Insekten wie die großen Diving Beetle Gelbrandkäfer Marginalis besitzen jedoch starre Haare auf ihrem Abdomen, die so viel Wasser abstoßen, schaffen sie einen silbernen Film der Luft, die nicht zusammenbricht. Die Seide Nester der einige Bodenwohnung Spinnen und die Eierschalen zahlreicher Insekten entwickeln auch diese Hüllen von Luft.

Diese Luftschichten können im wesentlichen Verhalten sich wie Kiemen, so dass Sauerstoff in das Wasser zu fließen und Kohlendioxid in der Luft, heraus zu verbreiten.

Natur zu imitieren

Glen McHale, untersucht ein Physiker an der Nottingham Trent University in England, und seine Kollegen, ob synthetische Materialien dieser natürliche Effekt nachahmen konnte. Sie schufen einen hohle Zylinder aus super-water-Repellent poröser Schaum, in dem sie ein Gerät versiegelt, die Sauerstoff verbraucht. Als kohlensäurehaltiges Wasser eingetaucht, Sensoren innerhalb des Zylinders zeigte Sauerstoff machte seinen Weg ins Innere.

Die wahrscheinlichste Verwendung für diesen Effekt Sauerstoffversorgung für Brennstoffzellen ermöglichen miniaturisierte Maschinen arbeiten unter Wasser ohne Notwendigkeit einer gespeicherten oder externen Sauerstoff versorgt wäre, sagen die Wissenschaftler.

Sie merken auch, dass eine Fläche von etwa 970 qm genügend Sauerstoff für eine einzelne Person zu überleben könnte.

"Die tatsächliche Fläche erforderlich, die Gase im Wasser, Bewegung des Wassers und das Niveau der benötigte Sauerstoff würde davon abhängen," sagte McHale LiveScience.

Solch eine Oberfläche für eine Person kann in gewissem Umfang für größere Beweglichkeit hochgeklappt zu bekommen. Jedoch würde die Oberfläche, wie die Wellpappe nur in der Nähe Wasser nutzbar Sauerstoff effizienter, zum Abbau Forscher Neil Shirtcliffe erklärt. "Wie bei Fischen und Haien, es sei denn, Wasser wird gepumpt vorbei oder"Gill"bewegt, gibt es kaum Vorteile zur Strukturierung der Oberfläche," sagte er.

Mehr Forschung nötig

Wie lange eine Maschine oder eine Person unter Wasser bleiben könnte "ist unbefristet, sofern das Wasser nicht desoxygeniert geworden ist", sagte McHale. Jedoch "Wenn andere Gase wie Methan, erhöhte Konzentrationen im Wasser waren, wie z. B. in stagnierenden Becken, diese Gase so effizient wie Sauerstoff in der Atemluft übertragen werden und könnte potenziell schwerwiegende Probleme verursachen."

McHale warnte auch sie Kohlendioxid-Konzentration innerhalb des Zylinders nicht messen, "und es ist eine Ansammlung von Kohlendioxid, die Menschen vor Sauerstoffmangel töten würde." Still, "die Rate der Entfernung von Kohlendioxid voraussichtlich hoch sein, da das Gas sehr gut löslich in Wasser ist."

McHale und seine Kollegen berichtete über ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Applied Physics LettersSept. 4.

• Der echte Spider-Man
• Erfindung ermöglicht es Menschen wie Fische atmen
• Menschliche Ohr entwickelte sich aus alten Fischkiemen
• Große Erfindungen: Quiz selbst
• Die größte populären Mythen