鲨鱼皮泳衣能让人游得更快吗?
2009年7月,FINA决定在2010年5月之前在全球范围内禁止高科技泳衣。从2000年到高科技泳衣被禁止的时期,鲨鱼皮泳衣在打破运动员世界纪录方面发挥了巨大作用,也经历了从主导高科技泳衣行业到被其他公司超越的过程。那么,鲨鱼皮泳衣能让人游得更快吗?
鲨鱼皮泳衣是人们根据其外观特征而给它起的绰号。其核心技术在于模仿鲨鱼皮。此外,泳衣完全融入了仿生学原理。实验表明,这种泳衣的纤维可以降低3%的水阻力,这在1%秒内决定胜负的游泳比赛中具有重要意义。那么,是什么导致它减少阻力呢?
以鲨鱼表面的微小盾鳞结构为复制模板,分别通过热压成型和真空浇铸在有机玻璃和不饱和树脂表面复制鲨鱼皮的微观结构。结果表明,与热压成型相比,采用不饱和树脂作为复制模具材料,真空浇注法复制的液态硅橡胶具有清晰完整的鲨鱼皮微槽结构,是一种大面积高精度复制鲨鱼皮表面微槽的可行方法。
鲨鱼皮具有大量的微沟槽表面结构,具有良好的减阻效果。因此,鲨鱼皮复制技术和减阻技术已经成为世界科技竞争的重要内容之一。目前,减小阻力的方法很多,但这些方法都有一定的局限性。例如,据报道鲨鱼皮牙齿实际上增加了阻力。这是真的吗?但是在过去的几十年里,科学家们开始质疑激发人们创造“微沟槽”的自然结构是否真的能减少阻力。研究人员发现,尽管微槽减少了5.2%的阻力,但鲨鱼皮牙齿增加了阻力——当它们排成整齐的行列时,阻力增加了44%;当它们相互交叉时,阻力增加50%。
尽管微槽可能有用,但它们的工作方式与鲨鱼皮牙齿不一致。这可能是因为微槽本质上是二维结构,这可以产生更流线型的结构。然而,皮肤牙齿是复杂的三维结构,因此产生更复杂的湍流。这一研究结果不能用来证明“鲨鱼皮在任何情况下都不能减少阻力”,因为还有许多其他流体参数无法在模拟中得到解释。也许鲨鱼长出如此复杂皮肤的原因比我们想象的要复杂和多样。
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