ساخت میکروفون‌های حساس و دوربُرد با الهام از شنوایی عنکبوت

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از سای تک دیلی، ابریشم عنکبوت می‌تواند کلید غیرمنتظره‌ای برای ابداع بهترین میکروفون جهان باشد. اگرچه تار عنکبوت‌ها در وهله نخست ابزاری برای شکار و تغذیه این حشرات محسوب می‌شوند، اما این رشته‌های چسبنده نقش مهمی نیز شنوایی عنکبوت‌ها ایفا می‌کنند.

برخلاف پرده گوش انسان و میکروفون‌های سنتی که امواج فشار صدا را تشخیص می‌دهند، ابریشم عنکبوت به تغییرات سرعت ذرات هوا که توسط میدان صوتی به اطراف گسترش می‌یابند، واکنش نشان می‌دهد. این روش تشخیص سرعت صوت در مقایسه با سنجش فشار تا حد زیادی ناشناخته باقی مانده، اما پتانسیل بالایی برای تشخیص صدای با حساسیت زیاد و برد بالا دارد.

محققان دانشگاه بینگهمتون در آمریکا در تلاش برای کشف چگونگی سازوکار شنوایی عنکبوت‌ها از طریق تارهایشان، دریافتند که این تارها با سرعت ذرات صوتی برای طیف وسیعی از فرکانس‌های صدا مطابقت دارند.

«رونالد مایلز» «Ronald Miles» استاد مهندسی مکانیک و مجری این تحقیقات گفت: بیشتر حشراتی که می‌توانند صدا را بشنوند از مو‌های ظریف یا شاخک هایشان استفاده می‌کنند که به فشار صدا واکنشی نشان نمی‌دهند؛ اما همین ساختار‌های نازک به حرکت هوا در یک میدان صوتی پاسخ می‌دهند. 

وی افزود: به همین منظور تلاش کردیم با مهندسی، دستگاهی بسازیم که بتواند به جریان هوای مبتنی بر صدا واکنش داشته باشد. اگرچه الیاف مختلف دست سازی را امتحان کردیم که بسیار نازک بودند؛ اما به دلیل شکننده بودن کار با آن‌ها دشوار بود. ما با بررسی طبیعت به ابریشم «عنکبوت پُل» رسیدیم که می‌توانست پاسخی برای چالش ما ارائه کند.

این پژوهشگران صدایی از یک هرتز تا ۵۰ کیلوهرتز را برای عنکبوت‌ها پخش کردند، حرکت ابریشم عنکبوت را با ارتعاش سنج لیزری اندازه گرفتند و دریافتند سرعت صدای ایجاد شده در ابریشم همانند ذرات موجود در هوای اطراف آن است و سازوکاری را که این عنکبوت‌ها برای تشخیص طعمه خود استفاده می‌کنند، تأیید می‌کند.

مایلز توضیح داد: از آنجایی که ابریشم عنکبوت، البته توسط عنکبوت‌ها تنیده می‌شود، استفاده از آن در میلیارد‌ها میکروفونی که هر سال ساخته می‌شوند، عملی نیست. با این حال، چیز‌های زیادی در مورد خواص مکانیکی مطلوب در یک میکروفون به ما یاد می‌دهد و ممکن است طرح‌های کاملا جدیدی را به ذهن متبادر کند.

نتایج این تحقیقات در نشست مشترک انجمن آکوستیک آمریکا و انجمن آکوستیک کانادا در کانادا منتشر شد.