Gli insetti stanno ispirando gli sviluppi nella tecnologia dei microfoni. L’efficiente sistema acustico degli insetti, nonostante le loro piccole dimensioni, è diventato un modello per la creazione di microfoni bio-ispirati attraverso l’uso della stampa 3D. Il ricercatore Andrew Reid dell’Università di Strathclyde sta sviluppando questi microfoni, progettati per raccogliere dati acustici in modo autonomo e con basso consumo energetico. Questi dispositivi sono ideali per applicazioni in ambienti pericolosi o difficili da raggiungere, grazie alle loro dimensioni ridotte e al loro funzionamento indipendente. Si discute anche come le tecniche di stampa 3D bio-ispirate possono essere applicate ad altre sfide scientifiche e tecnologiche.
Piccoli ma potenti: microfoni ispirati agli insetti #ASA184
La tecnologia di stampa 3D facilita i microfoni bio-ispirati che funzionano in modo autonomo ed efficiente
Cosa può sentire un insetto? Sorprendentemente, parecchio. Sebbene piccoli e semplici, i loro sistemi acustici sono altamente efficienti. Ad esempio, con una membrana di soli 2 millimetri di diametro, la locusta del deserto può decomporre frequenze paragonabili alla capacità umana. Comprendendo come gli insetti percepiscono il suono e utilizzando la tecnologia di stampa 3D per creare materiali personalizzati, è possibile sviluppare microfoni in miniatura di ispirazione biologica.
Andrew Reid dell’Università di Strathclyde nel Regno Unito presenterà il suo lavoro creando tali microfoni, che possono raccogliere autonomamente dati acustici con un basso consumo energetico. La sua presentazione, “Udito innaturale: stampa 3D di polimeri funzionali come percorso per la progettazione di microfoni bio-ispirati”, si terrà mercoledì 10 maggio alle 10:05 negli Stati Uniti orientali nella sala dello stato nordoccidentale/Ohio, nell’ambito del 184° Riunione dell’Acoustical Society of America che si terrà dall’8 al 12 maggio presso il Chicago Marriott Downtown Magnificent Mile Hotel.
“Le orecchie degli insetti sono modelli ideali per ridurre i costi energetici e di trasmissione dei dati, ridurre le dimensioni dei sensori e rimuovere l’elaborazione dei dati”, ha affermato Reid.
Il team di Reid prende ispirazione dalle orecchie degli insetti in diversi modi. A livello chimico e strutturale, i ricercatori utilizzano la tecnologia di stampa 3D per fabbricare materiali personalizzati che imitano le membrane degli insetti. Queste membrane sintetiche sono sensori acustici altamente sensibili ed efficienti. Senza la stampa 3D, i tradizionali tentativi basati sul silicio di microfoni bio-ispirati mancano della flessibilità e della personalizzazione richieste.
“Nelle immagini, il nostro microfono assomiglia a qualsiasi altro microfono. L’elemento meccanico è un semplice diaframma, forse in una forma ellissoidale o rettangolare leggermente insolita”, ha detto Reid. “I bit interessanti stanno accadendo su microscala, con piccole variazioni di spessore e porosità, e su nanoscala, con variazioni nelle proprietà del materiale come la conformità e la densità del materiale”.
Più che il semplice materiale, l’intero processo di raccolta dei dati è ispirato ai sistemi biologici. A differenza dei microfoni tradizionali che raccolgono una serie di informazioni, questi microfoni sono progettati per rilevare un segnale specifico. Questo processo semplificato è simile al modo in cui le terminazioni nervose rilevano e trasmettono i segnali. La specializzazione del sensore gli consente di discernere rapidamente i trigger senza consumare molta energia o richiedere supervisione.
I sensori bio-ispirati, con le loro dimensioni ridotte, il funzionamento autonomo e il basso consumo energetico, sono ideali per applicazioni pericolose o difficili da raggiungere, comprese posizioni incorporate in una struttura o all’interno del corpo umano.
Le tecniche di stampa 3D bio-ispirate possono essere applicate per risolvere molte altre sfide, incluso il lavoro sugli organoidi della barriera emato-encefalica o il monitoraggio strutturale a ultrasuoni.
CREDITO
Andrea Reid