10 مه 2023 -توسط انجمن آکوستیکال آمریکا
جابجایی غشای پروانه مومی Acroia grisella، که یکی از منابع کلیدی الهام برای طراحی میکروفون های مینیاتوری و الهام گرفته از زیستی است. اعتبار: اندرو رید
یک حشره چه چیزی می تواند بشنود؟ با کمال تعجب، بسیار زیاد. اگرچه کوچک و ساده است، اما سیستم شنوایی آنها بسیار کارآمد است. به عنوان مثال، با یک غشای تنها 2 میلی متر، ملخ بیابانی می تواند فرکانس های قابل مقایسه با توانایی انسان را تجزیه کند. با درک اینکه حشرات چگونه صدا را درک می کنند و با استفاده از فناوری چاپ سه بعدی برای ایجاد مواد سفارشی، می توان میکروفون های مینیاتوری و الهام گرفته از موارد زیستی را توسعه داد.
اندرو رید از دانشگاه Strathclyde در بریتانیا کار خود را برای ایجاد چنین میکروفون هایی ارائه کرد که می توانند به طور مستقل داده های صوتی را با مصرف انرژی کم جمع آوری کنند.
ارائه او با عنوان “شنوایی غیرطبیعی-چاپ سه بعدی پلیمرهای کاربردی به عنوان مسیری برای طراحی میکروفون الهام گرفته شده از زیستی”، چهارشنبه، 10 می به عنوان بخشی از 184 امین نشست انجمن آکوستیک آمریکا برگزار شد.
رید می گوید: «گوش حشرات الگوهای ایده آلی برای کاهش هزینه های انرژی و انتقال داده، کاهش اندازه حسگرها و حذف پردازش داده ها هستند.
تیم رید به طرق مختلف از گوش حشرات الهام می گیرد. در سطح شیمیایی و ساختاری، محققان از فناوری چاپ سه بعدی برای ساخت مواد سفارشی که غشاهای حشرات را تقلید می کنند، استفاده می کنند. این غشاهای مصنوعی حسگرهای صوتی بسیار حساس و کارآمدی هستند. بدون پرینت سه بعدی، تلاش‌های سنتی مبتنی بر سیلیکون برای میکروفون‌های الهام‌گرفته از زیستی فاقد انعطاف‌پذیری و سفارشی‌سازی مورد نیاز است.
رید گفت: “در تصاویر، میکروفون ما مانند هر میکروفون دیگری به نظر می رسد. عنصر مکانیکی یک دیافراگم ساده است، شاید به شکل کمی غیر معمول بیضی یا مستطیل.” بیت‌های جالب در مقیاس میکرو، با تغییرات کوچک در ضخامت و تخلخل، و در مقیاس نانو، با تغییرات در خواص مواد مانند انطباق و چگالی مواد اتفاق می‌افتند.
فراتر از مواد، کل فرآیند جمع آوری داده ها از سیستم های بیولوژیکی الهام گرفته شده است. بر خلاف میکروفن های سنتی که طیف وسیعی از اطلاعات را جمع آوری می کنند، این میکروفون ها برای تشخیص یک سیگنال خاص طراحی شده اند. این فرآیند ساده شبیه به نحوه تشخیص و ارسال سیگنال‌ها توسط پایانه‌های عصبی است. تخصص سنسور آن را قادر می سازد تا به سرعت محرک ها را بدون مصرف انرژی زیاد یا نیاز به نظارت تشخیص دهد.
سنسورهای الهام گرفته شده از زیست، با اندازه کوچک، عملکرد مستقل و مصرف انرژی کم، برای کاربردهایی که خطرناک هستند یا دسترسی به آنها سخت است، از جمله مکان‌هایی که در یک ساختار یا بدن انسان تعبیه شده‌اند، ایده‌آل هستند.
تکنیک‌های پرینت سه‌بعدی الهام‌گرفته از زیستی را می‌توان برای حل بسیاری از چالش‌های دیگر، از جمله کار بر روی ارگانوئیدهای سد خونی مغز یا نظارت بر ساختار اولتراسوند به کار برد.
