带上人工鳃去海底生活

一直以来，人类都渴望能够潜入海底生活。而今天，由于科学家的辛勤探索，这一梦想正在变成现实！

第一只“水肺”

1943 年6 月的一天，地中海利比亚海岸边，有几个人打开一只箱子，从里面取出了一个形状奇特的东西。他们管它叫“水肺”。所谓“水肺”，就是今天已被广泛应用于潜海水下活动的背负式氧气瓶潜水装置。它由灌进了高压氧氦混合气体的气瓶、装有特殊阀门的供气调节器和由软管与气瓶相连的呼吸罩组成。

这一发明揭开了人类潜水史上新的一页。然而，人们并没有满足于水肺提供的有限的潜水时间和水下自由。为什么鱼儿在水中不会被淹死？能不能仿照鱼鳃，制造出一种可供人类在海里直接吸取水中氧气的人工鳃呢？

水中的小鸟

1985 年的日本筑波国际科技博览会上，有一款有趣的展品：在一个注满清水的长方形玻璃鱼缸里，竟生活着一只活蹦乱跳的小鸟！

原来，小鸟是在水中的一个密封玻璃“鸟笼”里，“鸟笼”由两根管子与一套同样浸没在鱼缸里的复杂装置相连。它就是能直接从水中获得氧气，供给小鸟维持生命的人工鳃！在这个人工鳃里，藏有1000 多根长25 厘米、直径仅0.3 毫米的纤细硅橡胶管。这些硅橡胶细管具有“筛子”般的奇异功能。当水流过人工鳃时，管壁能阻挡水分子的渗透，而把水中的氧分子“筛”进细管内部。这样，众多的细管就为鱼缸中的小鸟提供了足以维持生命的氧气。

遗憾的是，目前所使用的硅橡胶细管透气效率还太低，要想从水中获得大量氧气，就得大大增加细管的数量。据估计，要提供足够一个人使用的氧气量，至少需要2 万多根这样的细管。这么多充满氧气的细管合在一起，将会使人工鳃变成让人无法下潜的“救生衣”。另外，硅橡胶对海水的抗腐蚀能力很差，长期浸泡在海水里，会对潜水者的安全造成威胁。有没有更加先进有效的办法呢？

奇妙的“血红蛋白海绵”

上世纪80年代初，美国科学家根据鱼鳃在水中吸氧的生物化学原理，研制成功了一种能高效吸取海水中氧气的人工鳃。它是采用一种叫做“血红蛋白海绵”的特殊材料制成的。

原来，动物体内的血液中，有一种专门用来交换和运输氧分子的蛋白质，叫做“血红蛋白”。科学家根据这些原理，把从人的血液中提取出的血红蛋白，用特殊的技术处理方法，固定在由二氧化硅与聚氨酯合成的海绵状材料上，制成了“血红蛋白海绵”。当这种海绵浸入水中时，大量的血红蛋白就牢牢抓住了水中的氧分子。这时，只要给海绵通上一定的电流，氧分子就会自行脱离“载体”，变成氧气，源源不断地释放出来。

目前，已用“血红蛋白海绵”制成了一个供实验用的人工鳃。这个直径约1米、长约3米的人工鳃，可提供150 人的水下用氧，平均每人占用的“血红蛋白海绵”还不到0.03 立方米！近年来，日本科学家利用“血红蛋白海绵”制成的人工鳃，可戴在头上，潜入水中足以生活一个星期，可惜体积较大，使用并不方便。科学家预言：不久将出现小巧轻便的背负式人工鳃。如果进一步改进，将会出现口罩式或口含式的人工鳃！那时，人们就能长期在海底生活了。