2018-11-19 10:18:01
帮助Marvel超级英雄呼吸

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漫威漫画超级英雄Ant-Man和同名2018年电影中的黄蜂明星 - 具有暂时缩小到昆虫大小的能力,同时保留了正常人体的质量和力量。但是一项新的研究表明,当虫子大小时,Ant-Man和黄蜂将面临严重的挑战,包括缺氧。

这些挑战及其解决方案 - 微流体技术将由美国物理学会流体动力学第71届年会的弗吉尼亚理工大学工程力学研究生Max Mikel-Stites描述,该会议将于11月18日至20日在格鲁吉亚亚特兰大佐治亚世界会议中心。

Mikel-Stites和他的顾问,Anne Phaples,弗吉尼亚理工大学生物医学工程和力学系的副教授,通常研究生物流体动力学,特别关注昆虫呼吸和昆虫级流体流动。 Staples实验室开发了受昆虫呼吸系统启发的微流体装置,其中可以在不使用阀门的情况下控制通过装置中各个通道的流速和流动方向。

这项工作将在DFD会议的单独演示中进行讨论,可以减少许多不同科学领域中使用的微流体装置所需的驱动机械,并使其更具便携性和成本效益。 “将这种观点应用于Ant-Man和黄蜂似乎是一件简单明了的事情,”Mikel-Stites说。

在他们的分析中,研究人员确定大气密度 - 基本上,在给定体积的空气中由臭虫大小的英雄经历的分子(例如氧气)的数量减少到几乎与山的相同的水平。珠穆朗玛峰的所谓“死亡区”,没有足够的氧气让人类呼吸。 “虽然昆虫和人类的实际大气密度是相同的,但是收缩到昆虫大小的人所经历的主观大气密度会发生变化,”Mikel-Stites解释道。 “例如,正常大小的人深呼吸可能会吸入一些氧分子。然而,当这个人缩小到蚂蚁的大小时,尽管仍然需要相同数量的氧分子,可以在一口气中使用。

“死亡区”开始于海拔8,000米的正常大小的人类。研究人员计算,萎缩的超级英雄会觉得它们处于7,998米的高度,这将导致一个严重的 - 如果不是致命的高原反应病例。

“对于不适应环境的人来说,高原反应的症状包括头痛和头晕,肺部和大脑积液,以及可能的死亡。这部分是因为人们可能会通过尝试呼吸更快,增加氧气摄入量来应对,并且因为身体试图以比正常情况更少的氧气起作用,“他说。

该团队发现,这不是Ant-Man的范围和Wasp的问题。根据称为Kleiber定律的关系,将动物的代谢率与其大小相关联,研究人员发现,臭虫大小的超级英雄每单位质量的代谢率将增加约两个数量级 - 氧气也是如此需要。

但是,由于科学原因,一切都不会丢失。根据Mikel-Stites的说法,使用微流体元件如Knudsen泵(由温度梯度驱动)和微型气体压缩机,可以嵌入到Ant-Man和Wasp的头盔中,以帮助它们在微观尺度下呼吸。

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