戴上人工鰓去海底生活

芹芹

有這么個美麗的神話故事;一位善良的漁夫，在海灘上救起了一尾快要干死的金色小魚，把它放回了大海。為了報答他，小魚送給他一顆避水神珠。從此，漁夫就能自由進出海底龍宮了。這個故事反映了人們征服大海的美好愿望。而今天，通過科學家的辛勤探索，這一神話正在變成現實！

第一只“水肺”

1943年6月的一天，地中海岸邊，幾個人打開一只箱子，從里面取出一具形狀奇特的東西，他們管它叫“水肺”。這時，一個人把水肺背在身上，他就是水肺的發明者庫斯圖。這次，他將使用這只水肺，進行一次沒有安全信號繩連接的潛海試驗。這項前所未有的試驗，具有極大的風險。

所謂水肺，就是今天已被廣泛應用于潛海等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。

當時，庫斯圖背著重達30公斤的水肺，套上游泳蹼板，把呼吸罩銜咬在嘴上。一切準備就緒，他走向大海，漸漸消失在海面。時間一分一秒地過去了，岸上的人緊張得心都蹦到了嗓子眼……終于，庫斯圖和銀白色的氣瓶露出了海面，他成功了！

庫斯圖的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淹死？能不能仿照魚鰓，造出可供人類在海里直接呼吸水中氧氣的人工鰓呢？

水中的小鳥

1985年，日本筑波國際科技博覽會上，一尊注滿清水的長方形玻璃魚缸里，竟生活著一只歡快跳躍的小鳥！原來，小鳥生活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缸里的復雜裝置相連。這就是能直接從水中獲得氧氣、供小鳥維持生命的人工腮！

這個人工腮里，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，目前硅橡膠細管的透氣效率還太低，要從水中 獲得足夠氧氣，就得大大增加細管的數量。據估計，要提供一個人所用的氧氣量，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，將會使人工鰓變成使人無法下潛的“救生衣”。另外，硅橡膠對海水的抗腐蝕能力較差，長期浸泡在海水里，會對潛水者的安全造成威脅。所以，這種用硅橡膠細管制成的人工鰓還不能付諸實用。能不能找到更加先進有效的辦法呢？

奇妙的“血紅蛋白海綿”

能！后來，科學家研制成功了一種能高效吸取海水中氧氣的人工鰓。它是根據魚鰓在水中吸氧的生物化學原理，采用一種叫“血紅蛋白海綿”的特殊材料制成的。

原來，動物血液中，有一種專門用來交換和運輸氧分子的血液蛋白質，叫作“血紅蛋白”。科學家根據這一原理，把從人體血液中提純出的血紅蛋白，用特殊的技術處理后，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。這種海綿一浸入水中，大量的血紅蛋白就牢牢抓住了水中的氧分子。這時，只要讓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，科學家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，可供150人在水下用氧，平均每人占用的血紅蛋白海綿還不到0.03立方米！近年來，還有科學家利用這一方法制成了能戴在頭上的人工鰓，戴上它，潛入水中足以生活一個星期。可惜，它還是存在體積較大、使用不方便的問題。不過，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。