提起尼古拉·特斯拉，幾乎無人不知無人不曉，他一生致力不斷研究，并取得約1000項專利發明，研究的領域包括交流電系統、無線電系統、無線電能傳輸、球狀閃電、渦輪機、放大發射機、粒子束武器、太陽能發動機、X光設備等。可你知道嗎？特斯拉還發明過一種神奇的氣流閥——特斯拉閥。

那么，什么是特斯拉閥呢？特斯拉閥是由塞爾維亞裔美籍科學家尼古拉·特斯拉提出且以自己名字命名的一種單向導通氣流閥，并于1920年申請了發明專利。特斯拉閥的神奇之處在于其整體無任何活動部件，僅利用空間結構推動氣體流動，無需輸入能量即可實現流體的單向導通特性。

從下圖可以看出，流體正向流動(從右至左)與反向流動(從左至右)差別巨大。正向流動時，流體能夠繞過所有的翼狀障礙進而暢通無阻地從右邊流至左邊，并且因流動壓力而獲得加速的效果；但當流體反向流動時，流體每經過1個通道，就向上/下進入1個翼狀障礙，回流會使流動發生阻塞效應且增大壓頭，阻礙著流體整體向前流動。并且翼狀障礙越多，流體向前推進的阻力就越大，這便導致了特斯拉閥獨特的單向導通效果。

特斯拉閥原理圖

有研究表明，對于兩個通道的特斯拉閥，正向和反向流動的阻力差距可達200倍。理論上，如果翼狀通道足夠多，特斯拉閥結構可將流體加速至超音速，而相反方向的流動會使翼狀障礙區域壓頭增大，并逐級建立起多組回流壓力區域，形成流體動壓效應。如果你用這樣的吸管喝水，方向拿對了，你可以輕松地把水吸進嘴里；但要是拿反了，對不起，恐怕你使出吃奶的勁，也只能吸一點點，甚至根本吸不了水到嘴里。

那么，特斯拉閥有哪些方面的應用呢？如果將火焰正向噴過特斯拉閥，可以看到火焰在內部通道里游動的過程，就像在內部形成了回流，這些結構就像是為火焰提供了加速作用。這意味著特斯拉閥可用于發動機和其他渦輪機中，利用其固有振動來泵送燃料、冷卻劑、潤滑劑，以及其他氣體和液體。

當然，特斯拉閥在槍支上及消音器中也有很大用處。氣體在后半段的速度和加速度遠比前半段要大。當高壓氣體在爆炸室內膨脹時，它會失去大部分壓力和動能。消音器會通過降低從槍管中流出的氣體和壓力，來降低槍支的聲音。

除此之外，特斯拉閥還存在于鯊魚的消化道里。研究人員從不同角度拍攝了一系列鯊魚腸道的X射線圖像，再用計算機進行處理，將其組合成三維圖像，直接觀察到了鯊魚腸道的復雜細節：鯊魚的腸道像盤山公路一樣盤旋曲折，在平滑肌的節律蠕動和重力的作用下，食物在腸道中緩慢移動，既能充分消化食物，也減少了處理食物所消耗的能量。研究人員還驚奇地發現，鯊魚竟然在消化道中裝載有一個“特斯拉閥”，正是這一結構幫助它們完成了邊消化邊儲存的雙重功能。這種結構的存在既能阻止食物回流，又能讓食物停在特定的位置，這樣就能起到儲存食物的效果。

鯊魚腸道的CT掃描圖像，左邊是腸道起點，右邊是末端

特斯拉閥還有著更多的應用潛力。特斯拉閥不需要通過其他活動部件來控制流體的運動，可以使用多種材料來制造，減少了部件被腐蝕或磨損而損害功能的可能性，更加耐磨、耐用。

編輯：黃飛