Descrizione del progetto
Altoparlanti in miniatura bioispirati
I grillidi e le tettigoniidi, per attirare partner distanti con cui accoppiarsi, emettono suoni di corteggiamento sfregandosi le ali. Questi suoni sono estremamente diversificati in termini di tono e composizione, specifici a seconda della specie, e, considerando le piccole dimensioni degli insetti che li producono, sono spesso sorprendentemente alti. Una spiegazione dell’elevata ampiezza di questi suoni risiede nelle speciali strutture delle ali degli insetti, che si sono evolute per svolgere la funzione di risonatori di questi stessi suoni in un modo paragonabile a quello della cassa di risonanza di un violino o di una chitarra. Prendendo spunto dal mondo della natura, InWingSpeak ha in programma di studiare le ali generatrici di suoni di diverse specie di grillidi e tettigoniidi al fine di gettare le basi per lo sviluppo di risonatori e trasduttori biomimetici. Impiegando metodi sperimentali e matematici all’avanguardia, i ricercatori hanno in programma di svelare la complessa relazione che intercorre tra morfologia delle ali e produzione di suoni. La modellizzazione 3D e la simulazione in silico dell’evoluzione di un’ala verso la produzione di un suono ottimizzato fornirà indicazioni preziosissime agli ingegneri interessati alla creazione o all’ottimizzazione di altoparlanti in miniatura per dispositivi biomedici, come gli apparecchi acustici.
Obiettivo
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.
Campo scientifico
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
MSCA-IF-EF-ST - Standard EFCoordinatore
8010 Graz
Austria