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关于穿什么样的泳衣游得更快，人们已探索了许多年。你可能不会忘记，在2008年北京奥运会游泳比赛中，来自美国的“飞鱼”迈克尔•菲尔普斯凭借一套神奇的连体紧身泳装，宛如碧波中前进的鲨鱼，劈波斩浪，勇夺8金，名震泳坛，而他身上所穿的神奇泳衣就是一套模仿鲨鱼皮制作的高科技泳衣。然而，有观点认为，这种神奇的“鲨鱼皮”泳衣实际上只是人类对鲨鱼皮的一次简单模仿，与真正的鲨鱼皮相比，还存在着很大差距。
仿生“鲨鱼皮”到底有怎样的魅力，让科学家们如此着迷？其实鲨鱼的皮肤是柔韧灵活的，由无数个小齿状鳞屑组成，这是它快速前进的前提。科学家曾从鲨鱼身上取下“死皮”在水中进行实验，得出的结论是：与同样面积的其他材料相比，使用鲨鱼皮材料可使阻力减少12%。以前人们对此虽有认识但无法从技术上实现真正的模仿“鲨鱼皮”。日前，美国哈佛大学的科学家们的一项研究成果有望突破这一难题。这项技术不仅可以提高游泳运动员的游泳成绩，还能帮助人们制作出具有防污减阻功能的材料，广泛应用于船舶、潜艇和飞机等。
优点突出发展前景广阔
为了减小阻力，提高游泳运动员的成绩，澳大利亚著名泳衣制造商速比涛（Speedo）曾设计出一款高科技仿生学泳衣——“鲨鱼皮”泳衣。这款泳衣虽具有一定引导水流、减小阻力的作用，但在专业人士看来，远没有达到真正鲨鱼皮的效果。如何精确地在一块柔软的材料上嵌上一些小齿状鳞屑，是摆在研究人员面前的一个不小的挑战。
为了解决这个难题，美国哈佛大学的研究人员经过一年多的努力，通过测试不同材料、改变鲨鱼鳞屑间的间隔等，终于找到了一种能保证仿生“鲨鱼皮”基本质量的办法。据研究人员介绍，这款真正意义上的仿生“鲨鱼皮”，是将不同材料放在一块柔软的材料上，然后用3D打印技术制作而成，它能够保障泳衣拥有良好的韧性和实用性。据测算，与普通泳衣相比，身着此泳衣的运动员在水中前进所遇阻力将减少8%左右，这对于分秒间就能决出胜负的游泳比赛来说意义重大。
美国航空航天局的研究结果也表明，将“鲨鱼皮”的研究技术应用于飞行器表面，飞机的飞行阻力将减少6.6%。此外，美国海军研究员也正计划将仿生“鲨鱼皮”肤齿结构应用于潜艇，在潜艇表面涂上一层肤齿涂层，可使潜艇保持高速行驶。同样，使用仿生“鲨鱼皮”的表面涂层，可明显改善风力发电机扇叶的空气动力性能，从而提高发电效率，减少噪音。
“鲨鱼皮”技术的优点还不止这些。有资料表明，一般船舶在运动时，表面摩擦阻力约占总阻力的75%左右。此外，在温暖的海水中，只需数星期就可以生长出1分米的污损生物，也会给船舶和海洋设施带来极大危害。如果把仿生“鲨鱼皮”技术运用于此，不仅可以有效减少游动时的阻力，而且能够防止污损生物的生长。
“仿生‘鲨鱼皮’制造技术如能实现大规模批量生产，将有望在生产生活、体育竞技等多个领域发挥巨大作用。”北京航空航天大学副教授陈华伟在接受中国知识产权报记者采访时表示。
投入应用还需深入研发
关于仿生“鲨鱼皮”的研究与应用，国内外科学家进行了大量的探索。“目前，对于鲨鱼皮肤的研究，我国已经走在世界前列。”陈华伟表示，早在上世纪60年代我国就开始对此技术进行研究，经过40余年的沉淀，我国在减阻技术方面有了很大提高。技术上，把鲨鱼死皮作为生物复制模板，采用热压印法对其外形进行大面积微复制，可减阻12%，如果在此基础上再铺上一层鲨鱼皮粘液，可减阻24.5%。而在工业生产上，我国却相对落后。尽管我国科研人员在实验中得出的减阻结果很高，但是由于工业化生产仿生“鲨鱼皮”的难度极高，若想大面积生产出来真正的仿生“鲨鱼皮”还需时日。
仿生“鲨鱼皮”技术应用前景看似美好，其专利布局状况究竟如何？记者以“鲨鱼皮”为关键词进行中国专利文献检索，检索时间截至2014年6月3日，共发现与“鲨鱼皮”相关的发明专利申请21件。从申请日期来看，主要集中在2009年至2013年。从申请人分布来看，除北京航空航天大学提交了11件专利申请、华南理工大学提交了2件专利申请外，其他8件专利申请分别由不同申请人提交。
在上述专利申请中，记者发现了其中一件名为“一种放大制造逼真鲨鱼皮鳞片的方法”的专利申请，其申请人为北京航空航天大学。该专利申请公开信息显示，通过高精扫描、三维打印快速成形技术可以得到逼真鲨鱼皮的放大模型，工艺先进，而且在大运动黏度的流体中，可以对逼真鲨鱼皮的减阻效率进行测试，从而得到逼真放大鲨鱼皮的减阻效率。
一位业内人士告诉记者，尽管仿生“鲨鱼皮”技术的应用前景广阔，但是从专利信息来看，其发展及应用仍处于研发初始阶段。在该人士看来，仿生“鲨鱼皮”技术要想取得长足发展，还应加大科研投入，加强产学研结合，尽快将研究成果投入应用。“工业化生产将成为仿生‘鲨鱼皮’减阻表面制造技术未来的发展方向。”陈华伟表示。记者王康实习生陈景秋
（编辑：曹越）
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