Opis projektu
Miniaturowe głośniki inspirowane naturą
Aby przyciągnąć partnerów z dużej odległości, świerszcze i pasikoniki emitują dźwięki godowe poprzez pocieranie skrzydeł. Melodie te są bardzo zróżnicowane pod względem tonów oraz rytmu i są specyficzne dla danego gatunku. Często są nieproporcjonalnie głośne względem niewielkiego rozmiaru owadów, które je wytwarzają. Kluczem do wyjaśnienia dalekiego zasięgu tych melodii jest specyficzna struktura samych skrzydeł, która rozwinęła się tak, by funkcjonować jako rezonator dla własnej melodii, a jej działanie jest porównywalne do pudła rezonansowego skrzypiec lub gitary. Zainspirowani tym fenomenem naukowcy projektu InWingSpeak planują zbadać skrzydła różnych gatunków świerszczy i pasikoników emitujących melodie, aby położyć podwaliny pod rozwój rezonatorów i przetworników biomimetycznych. Naukowcy planują opisać skomplikowany związek pomiędzy morfologią skrzydeł a produkcją dźwięku, wykorzystując najnowocześniejsze metody eksperymentalne i matematyczne. Modelowanie 3D i symulacja in silico ewolucji skrzydła umożliwiającego zoptymalizowaną produkcję dźwięku dostarczy cennych wskazówek inżynierom zainteresowanym tworzeniem lub optymalizacją miniaturowych głośników dla urządzeń biomedycznych, takich jak aparaty słuchowe.
Cel
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.
Dziedzina nauki
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
MSCA-IF-EF-ST - Standard EFKoordynator
8010 Graz
Austria