鯊魚皮泳衣能讓人游得更快嗎?
2009年7月,國際泳聯決定於2010年5月之前,全球禁用高科技泳衣。從2000年到高科技泳衣被禁止使用,鯊魚皮泳衣在期間世界紀錄的打破上起了巨大的作用,也經歷了從高科技泳衣行業的一家獨大到被其他公司趕超的過程。那麼,鯊魚皮泳衣能讓人游得更快嗎?
鯊魚皮泳衣是人們根據其外形特徵起的綽號,它的核心技術在於模仿鯊魚的皮膚。此外,這款泳衣還充分融合了仿生學原理。實驗表明,這種泳衣的纖維可以減少3%的水阻力,這在1%秒就能決定勝負的游泳比賽中有非凡的意義。是什麼原因讓它可以減少阻力呢?
以鯊魚表面微小盾鱗結構為複製模板,採用熱壓成型法和真空澆注法,分別在有機玻璃和不飽和樹脂表面進行微結構複製,結果表明相對於熱壓成型法,不飽和樹脂作為複製模具材料,採用真空澆注法複製的液態硅橡膠仿鯊魚皮,具有清晰完整的鯊魚皮的微溝槽結構,是一種較為可行的大面積高精度複製鯊魚皮表面微溝槽的方法。
大量微溝槽表面結構的鯊魚皮具有良好的減阻效果,因此,鯊魚皮複製技術、減阻技術發展成為世界各國科技競爭的重要內容之一。目前,有多種減阻方法,但這些方法都存在有一定的局限性,比如曾有報道指出,鯊魚皮齒實際上增加了阻力,這是真的嗎?但在過去的幾十年里,科學家們開始質疑,這種啟發了人們造出「微溝槽」的自然結構是否真的減小了阻力。研究人員發現,雖然微溝槽降低了5.2%的阻力,但鯊魚皮齒卻增加了阻力——當它們成行整齊排列時,阻力增加了44%;當它們相互交錯時,阻力增加了50%的阻力。
雖然微溝槽也許有用,但它們生效的方式卻與鯊魚皮齒的不一致。這可能由於微溝槽的本質上是一種二維結構,能產生更有條理的流線型。而皮齒是複雜的三維結構,因此產生了更加複雜的湍流。並不能憑藉這項研究結果下定論說「鯊魚皮在任何情況下都不能減小阻力」,因為在模擬中還有許多其他流體參數無從解釋。也許,鯊魚演化出如此複雜皮膚的原因比我們想像得更加複雜多樣。
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