기존 필터는 일반적으로 스크린을 사용하여 액체에서 입자상 물질을 분리합니다. 이러한 스크린은 자주 교체하고 청소해야 하며, 그렇지 않으면 쉽게 막힐 수 있습니다. 대조적으로, 물고기 입은 훨씬 더 강한 여과 능력을 가지고 있습니다. 금붕어, 패들피시, 돌묵상어, 고래상어와 같은 여과-식 물고기는 음식을 여과하는 동안 음식물 입자를 유지하여 구강 필터가 막히는 것을 방지할 수 있습니다.
필터를 공급하는 물고기의 입 구조의 여과 메커니즘을 기반으로-고효율 필터 모델이 막힘을 효과적으로 방지하도록 설계되었습니다. 3D-프린팅된 원뿔- 모양의 나일론 플라스틱 필터 모델이 설계되었습니다. 모델을 유수조에 배치하여 여과 효과를 관찰하고 패들피시 구강 구조의 여과 메커니즘과 비교했습니다.
결과는 모델과 물고기의 입 모두 입자상 물질을 포착하고 액체에 소용돌이를 생성하여 막힘을 방지하는 것으로 나타났습니다. 아가미 아치는 아가미를 지지하는 단단한 연골이나 연골이 구부러져 형성된 원뿔-모양의 구조로, 뼈는 구식 라디에이터처럼 평행하게 배열됩니다.-
연구자들은 원뿔- 모양의 구조가 물고기 입의 물 흐름을 촉진하여 해류와 소용돌이를 생성하는 반면, 평행하게 정렬된 뼈는 작은 입자가 응집하는 데 도움이 된다고 설명합니다.- 이 두 요소의 결합된 효과는 "와류 단계 여과" 메커니즘을 형성하여 뼈 사이의 간격보다 작은 입자도 차단할 수 있습니다.
이 여과 메커니즘은{0}}세포 크기의 입자만 필터링하는 마이크로필터부터 효율적으로 작동할 수 있는 대규모 산업 파이프라인의 필터에 이르기까지 광범위한 미래 응용 분야를 가지고 있습니다.
