Разрабатывают микрофон, вдохновленный способностями насекомых

Прочитано: 212 раз(а)


Что может слышать насекомое? Удивительно, но довольно много. Хотя их слуховые системы маленькие и простые, они очень эффективны. Например, с мембраной всего 2 миллиметра пустынная саранча может разлагать частоты, сравнимые с человеческими способностями. Поняв, как насекомые воспринимают звук, и используя технологию 3D-печати для создания нестандартных материалов, можно разработать миниатюрные биологические микрофоны.

Эндрю Рид из Университета Стратклайда в Великобритании представил свою работу по созданию таких микрофонов, которые могут автономно собирать акустические данные с небольшим энергопотреблением.

Его презентация «Неестественный слух — 3D-печать функциональных полимеров как путь к разработке микрофонов на основе биотехнологий» состоялась в среду, 10 мая, в рамках 184-го собрания Американского акустического общества .

«Уши насекомых — идеальные шаблоны для снижения затрат на электроэнергию и передачу данных, уменьшения размера датчиков и отказа от обработки данных», — сказал Рейд.

Команда Рида черпает вдохновение из ушей насекомых несколькими способами. На химическом и структурном уровне исследователи используют технологию 3D-печати для изготовления нестандартных материалов, имитирующих мембраны насекомых. Эти синтетические мембраны являются высокочувствительными и эффективными акустическими датчиками. Без 3D-печати традиционным попыткам создания микрофонов на основе кремния не хватает гибкости и необходимой настройки.

«На изображениях наш микрофон выглядит как любой другой микрофон. Механический элемент — это простая диафрагма, возможно, немного необычной эллипсовидной или прямоугольной формы», — сказал Рид. «Интересные моменты происходят в микромасштабе с небольшими вариациями толщины и пористости, а также в наномасштабе с вариациями свойств материала , таких как податливость и плотность материала».

Вдохновением для всего процесса сбора данных послужили не только материалы, но и биологические системы. В отличие от традиционных микрофонов, которые собирают широкий спектр информации, эти микрофоны предназначены для обнаружения определенного сигнала. Этот оптимизированный процесс похож на то, как нервные окончания обнаруживают и передают сигналы. Специализация датчика позволяет ему быстро распознавать триггеры, не потребляя много энергии и не требуя присмотра.

Датчики, основанные на биотехнологии, с их небольшими размерами, автономными функциями и низким энергопотреблением идеально подходят для приложений, которые являются опасными или труднодоступными, включая места, встроенные в конструкции или внутри человеческого тела.

Методы 3D-печати на основе биотехнологий могут применяться для решения многих других задач, включая работу с органоидами гематоэнцефалического барьера или ультразвуковой структурный мониторинг.

 

Разрабатывают микрофон, вдохновленный способностями насекомых



Новости партнеров