Descripción del proyecto
Altavoces en miniatura inspirados en la naturaleza
Los grillos y los saltamontes longicornios producen cantos de cortejo para atraer a distancia a sus parejas de apareamiento frotando sus alas. Estos cantos son muy variados en términos de estructura y tono, son específicos para cada especie y suelen ser sorprendentemente fuertes, teniendo en cuenta el pequeño tamaño de los insectos que los producen. La gran amplitud de los cantos se debe a las estructuras especiales de sus alas, ya que han evolucionado para funcionar como resonadores de sus cantos, que pueden compararse a la caja de resonancia de un violín o una guitarra. Siguiendo el ejemplo de la naturaleza, InWingSpeak planea estudiar las alas que producen sonidos de varias especies de grillos y saltamontes longicornios para sentar las bases del desarrollo de resonadores y transductores biomiméticos. Mediante la utilización de métodos experimentales y matemáticos de última generación, los investigadores tienen la intención de desvelar la compleja relación entre la morfología de las alas y la producción de sonidos. La modelización tridimensional y la simulación «in silico» de la evolución de un ala hasta la producción optimizada de sonido proporcionará información muy valiosa a los ingenieros interesados en la creación o la optimización de altavoces en miniatura para productos biosanitarios, como los audífonos.
Objetivo
Crickets and bush-crickets use their wings to produce a wide range of often impressively loud courtship songs highly variable in pitch and temporal patterns. The wings of these insects have evolved to be miniaturised and optimised resonators in order to radiate their highly amplified acoustic signals and therefore offer unique solutions for efficient, light-weight acoustic transducers.
Here, I propose a novel combination of state-of-the-art bioacoustic and imaging techniques (among others, laser Doppler vibrometry and micro-computational tomography), comparative morphology and two independent but complementary mathematical modelling approaches (agent-based as well as finite element modelling) to investigate the biomechanic and bioacoustic system properties of cricket and bush-cricket wings. By applying these multidisciplinary techniques and methods to a variety of wings, I will derive mechano-acoustic system properties that will allow unravelling of the relationship between wing morphology and emerging resonance properties underlying sound production.
The resulting knowledge, combined with modern modelling and simulation techniques and in silico artificial wing evolution towards desirable acoustic properties, will guide engineers in the acoustic design of innovative, biomimetic miniature loudspeakers as used in, e.g. hearing aids.
Furthermore, the project results and the proposed scientific and transferable skills training will positively impact on my career development, contributing the building blocks of my future career as an independent, interdisciplinary researcher and future group leader, successfully combining bioacoustics and its evolution with bioinspired innovations for modern acoustic technologies.
Ámbito científico
Programa(s)
Régimen de financiación
MSCA-IF-EF-ST - Standard EFCoordinador
8010 Graz
Austria