Микрофоны, вдохновленные насекомыми

09.05.2023

Что может услышать насекомое? Как ни странно, достаточно много. Хотя они малы и просты, их слуховые системы очень эффективны. Например, с мембраной всего 2 миллиметра в поперечнике пустынная саранча может разлагать частоты, сопоставимые с человеческими возможностями. Понимая, как насекомые воспринимают звук и используя технологию 3D-печати для создания специальных материалов, можно разработать миниатюрные микрофоны, вдохновленные биотехнологиями.

Эндрю Рейд из Университета Стратклайда в Великобритании представил свою работу по созданию микрофонов, которые могут автономно собирать акустические данные с небольшим энергопотреблением. Его презентация "Неестественный слух - 3D-печать функциональных полимеров как путь к микрофонному дизайну, вдохновленному биотехнологиями", состоялась в среду, 10 мая, в рамках 184-й встречи Акустического общества Америки.

"Уши насекомых являются идеальными шаблонами для снижения затрат на энергию и передачу данных, уменьшения размера датчиков и устранения обработки данных", - сказал Рейд.

Команда Рейда черпает вдохновение из ушей насекомых разными способами. На химическом и структурном уровнях исследователи используют технологию 3D-печати для изготовления специальных материалов, имитирующих мембраны насекомых. Эти синтетические мембраны высокочувствительны и эффективны акустическими датчиками. Без 3D-печати традиционным кремниевым микрофонам не хватает гибкости и настройки.

"На изображениях наш микрофон выглядит как любой другой микрофон. Механический элемент - это простая диафрагма, возможно немного необычной эллипсоидной или прямоугольной формы", - сказал Рейд. "Интересные детали происходят на микромасштабе с небольшими вариациями толщины и пористости, и на наномасштабе с вариациями свойств материала, таких как уступчивость и плотность материала".

Больше, чем просто материал, весь процесс сбора данных вдохновлен биологическими системами. В отличие от традиционных микрофонов, собирающих ряд информации, эти микрофоны предназначены для обнаружения определенного сигнала. Этот упрощенный процесс похож на то, как нервные окончания выявляют и передают сигналы. Специализация датчика позволяет ему быстро распознавать триггеры, не потребляя много энергии и не требуя надзора.

Сенсоры, созданные по биологическому принципу, с их небольшим размером, автономной функцией и низким энергопотреблением идеально подходят для опасных или труднодоступных применений, включая места, встроенные в конструкции или внутри тела человека.

<< Назад: Кошек раздражает игнорирование людьми 09.05.2023

>> Вперед: Наушники Fairphone XL 08.05.2023

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Смартфон заглушает чувство одиночества у человека 07.11.2016 Нежная привязанность к смартфонам и прочим современным гаджетам нашла свое объяснение в психологии. Об этом заявили эксперты из канадского Университета МакГилл (McGill University). Любовь к смартфонам объясняется чувством одиночества, заявили психологи, чьи выводы базируются на масштабном исследовании с участием почти двухсот добровольцев. Участники эксперимента прошли опрос на предмет своих ощущений, появления чувства тревоги, одиночества и прочих переживаний. Данные сравнивались с уровнем самооценки и временем, проведенным в кампании с гаджетом. По итогам исследования оказалось, что пользователи часто употребляют нежные эпитеты и прилагательные по отношению к смартфону. Люди в своих мыслях делали неодушевленный предмет почти своим другом или родственником, придавая ему самые лучшие человеческие качества. И чем более одиноким чувствовал себя пользователь, тем больше времени он тратил на смартфон. Таким образом человек компенсировал свои потребности в общении, а также снижал на нет риск быть отвергнутым и непонятым.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025