Description du projet
Des haut-parleurs miniatures bioinspirés
Les grillons et les sauterelles produisent des chants nuptiaux pour attirer les partenaires éloignés en frottant leurs ailes les unes contre les autres. Ces chants ont des motifs et une hauteur très variés, spécifiques à chaque espèce, et sont souvent étonnamment forts, considérant la petite taille des insectes qui les produisent. Une explication de la grande amplitude de ces chants réside dans la structure particulière des ailes elles-mêmes, qui ont évolué pour fonctionner comme des résonateurs pour leur propre chant, de façon similaire au corps résonnant d’un violon ou d’une guitare. S’inspirant du grand livre de la Nature, InWingSpeak prévoit d’étudier les ailes qui produisent les chants de diverses espèces de grillons et de sauterelles afin de poser les fondations du développement de résonateurs et de transducteurs biomimétiques. En utilisant des méthodes de pointe expérimentales et mathématiques, les chercheurs prévoient de révéler la relation complexe qui existe entre la morphologie des ailes et la production du son. La modélisation 3D et la simulation in silico de l’évolution d’une aile vers une production sonore optimisée fourniront des informations précieuses aux ingénieurs intéressés dans la création ou l’optimisation de haut-parleurs miniatures pour des dispositifs biomédicaux comme les appareils auditifs.
Objectif
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.
Champ scientifique
Programme(s)
Régime de financement
MSCA-IF-EF-ST - Standard EFCoordinateur
8010 Graz
Autriche