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受昆虫启发的仿生麦克风,体积小但功能强大

2023-05-11 10:54:06 美国声学协会 阅读:
通过了解昆虫是如何感知声音的,并使用3D打印技术来创建定制材料,就有可能开发出微型的仿生麦克风。

昆虫虽然小而简单,但他们的听觉系统非常高效。例如,沙漠蝗虫的膜只有2毫米宽,可以分解与人类能力相当的频率。BNxednc

通过了解昆虫是如何感知声音的,并使用3D打印技术来创建定制材料,就有可能开发出微型的仿生麦克风。BNxednc

英国斯特拉斯克莱德大学的 Andrew Reid 展示了他创造这种麦克风的工作,这种麦克风可以自动收集声学数据,而且功耗很小。BNxednc

BNxednc

蜡蛾是设计微型、生物启发式麦克风的重要灵感来源之一BNxednc

该研究分享在第 184 届美国声学学会会议的“不自然的听力——3D 打印功能性聚合物作为仿生麦克风设计的途径”报告中。BNxednc

“昆虫耳朵是降低能源和数据传输成本、减小传感器尺寸和消除数据处理的理想模板,”Reid说。BNxednc

Reid的团队在多个方面从昆虫的耳朵中获得灵感。在化学和结构层面,研究人员使用3D打印技术制造出模仿昆虫膜的定制材料。这些合成膜是高度敏感和高效的声学传感器。BNxednc

如果没有3D打印技术,传统的、基于硅的生物启发式麦克风的尝试缺乏必要的灵活性和定制性。BNxednc

"从图像上看,我们的传声器看起来和其他传声器一样。机械元件是一个简单的振膜,也许是一个稍微不寻常的椭圆或矩形形状,"Reid说。"有趣的部分发生在微观上,厚度和孔隙率的微小变化,以及在纳米尺度上,材料属性的变化,如材料的顺应性和密度。"BNxednc

不仅仅是材料,整个数据收集过程的灵感来自生物系统。与收集一系列信息的传统麦克风不同,这些麦克风被设计用来检测一个特定的信号。这一精简过程类似于神经末梢检测和传输信号的方式。传感器的专业化使其能够快速辨别触发因素,而不需要消耗大量的能量或需要监督。BNxednc

仿生传感器具有小尺寸、自主功能和低能耗的特点,是危险或难以触及的应用的理想选择,包括嵌入结构中或人体中的位置。BNxednc

仿生的3D打印技术可以应用于解决许多其他挑战,包括在血脑屏障有机体或超声结构监测方面的工作。BNxednc

Demi Xia编译BNxednc

责编:Demi
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