帶上人工鰓去海底生活

一直以來，人類都渴望能夠潛入海底生活。而今天，由于科學家的辛勤探索，這一夢想正在變成現實！

第一只“水肺”

1943 年6 月的一天，地中海利比亞海岸邊，有幾個人打開一只箱子，從里面取出了一個形狀奇特的東西。他們管它叫“水肺”。所謂“水肺”，就是今天已被廣泛應用于潛海水下活動的背負式氧氣瓶潛水裝置。它由灌進了高壓氧氦混合氣體的氣瓶、裝有特殊閥門的供氣調節器和由軟管與氣瓶相連的呼吸罩組成。

這一發明揭開了人類潛水史上新的一頁。然而，人們并沒有滿足于水肺提供的有限的潛水時間和水下自由。為什么魚兒在水中不會被淹死？能不能仿照魚鰓，制造出一種可供人類在海里直接吸取水中氧氣的人工鰓呢？

水中的小鳥

1985 年的日本筑波國際科技博覽會上，有一款有趣的展品：在一個注滿清水的長方形玻璃魚缸里，竟生活著一只活蹦亂跳的小鳥！

原來，小鳥是在水中的一個密封玻璃“鳥籠”里，“鳥籠”由兩根管子與一套同樣浸沒在魚缸里的復雜裝置相連。它就是能直接從水中獲得氧氣，供給小鳥維持生命的人工鰓！在這個人工鰓里，藏有1000 多根長25 厘米、直徑僅0.3 毫米的纖細硅橡膠管。這些硅橡膠細管具有“篩子”般的奇異功能。當水流過人工鰓時，管壁能阻擋水分子的滲透，而把水中的氧分子“篩”進細管內部。這樣，眾多的細管就為魚缸中的小鳥提供了足以維持生命的氧氣。

遺憾的是，目前所使用的硅橡膠細管透氣效率還太低，要想從水中獲得大量氧氣，就得大大增加細管的數量。據估計，要提供足夠一個人使用的氧氣量，至少需要2 萬多根這樣的細管。這么多充滿氧氣的細管合在一起，將會使人工鰓變成讓人無法下潛的“救生衣”。另外，硅橡膠對海水的抗腐蝕能力很差，長期浸泡在海水里，會對潛水者的安全造成威脅。有沒有更加先進有效的辦法呢？

奇妙的“血紅蛋白海綿”

上世紀80年代初，美國科學家根據魚鰓在水中吸氧的生物化學原理，研制成功了一種能高效吸取海水中氧氣的人工鰓。它是采用一種叫做“血紅蛋白海綿”的特殊材料制成的。

原來，動物體內的血液中，有一種專門用來交換和運輸氧分子的蛋白質，叫做“血紅蛋白”。科學家根據這些原理，把從人的血液中提取出的血紅蛋白，用特殊的技術處理方法，固定在由二氧化硅與聚氨酯合成的海綿狀材料上，制成了“血紅蛋白海綿”。當這種海綿浸入水中時，大量的血紅蛋白就牢牢抓住了水中的氧分子。這時，只要給海綿通上一定的電流，氧分子就會自行脫離“載體”，變成氧氣，源源不斷地釋放出來。

目前，已用“血紅蛋白海綿”制成了一個供實驗用的人工鰓。這個直徑約1米、長約3米的人工鰓，可提供150 人的水下用氧，平均每人占用的“血紅蛋白海綿”還不到0.03 立方米！近年來，日本科學家利用“血紅蛋白海綿”制成的人工鰓，可戴在頭上，潛入水中足以生活一個星期，可惜體積較大，使用并不方便。科學家預言：不久將出現小巧輕便的背負式人工鰓。如果進一步改進，將會出現口罩式或口含式的人工鰓！那時，人們就能長期在海底生活了。