Mühendisler ve bilim adamlarının örümcek ipeğine karşı süregelen bir hayranlığı var. Rahat çarşaflar üreten ancak çok daha dayanıklı olan tipik solucan ipeğine benzer şekilde, bu malzeme daha hafif ve daha nefes alabilen vücut zırhının ve uçak bileşenlerini ağırlık eklemeden daha stabil hale getirebilecek malzemelerin icadına ilham kaynağı oldu. Araştırmacılar, bir gün işitme kaybı ve sağırlığı tedavi etmenin yanı sıra diğer dinleme cihazlarını iyileştirmek için kullanılabilecek hassas mikrofonlar geliştirmek için örümcek ağlarından örnekler bile kullanıyor.
Örümcekler ağlarını dev dış kulak zarları gibi kullanırlar. Binghamton Üniversitesi ve Cornell Üniversitesi'nden bir bilim insanı ekibi, 2022'de örümcek ağlarının eklembacaklıların 3 metre ötedeki sesleri algılamasına izin verdiğini bildirdi.
Kulağınızdan bir ses duyduğunuzda aslında hissettiğiniz şey, kulak zarlarınızın titreşmesine neden olan hava basıncındaki değişikliklerdir. Mikrofonlar şu şekilde çalışır: İnsan kulağını taklit ederler ve basınca tepki olarak titreşirler.
Örümcek ağları da benzer bir amaca hizmet eder ancak farklı bir mekanizma kullanır.
Bir basınç dalgasıyla vurulduğunda, kulak zarına çarpan bir sopa gibi titreşmek yerine, yer değiştiren hava akışıyla birlikte hareket ederler. Binghamton'dan makine mühendisliği profesörü Ronald Miles, havanın “bal gibi sıvı bir ortam” olduğunu söyledi. İnsanlar bu ortamda çok fazla dirençle karşılaşmadan hareket ederler, ancak ipek lifleri viskoz kuvvetlerin hızıyla havada hızla döner.
Dr. Miles bu prensibin yeni bir tür mikrofona yol açıp açamayacağını merak etmeden duramadı.
“İnsanlar kibirli hayvanlardır” dedi. “Tıpkı kendileri gibi çalışan cihazlar yapıyorlar.” Ancak daha çok örümceğe benzeyen ve “havanın hareketiyle sesleri algılayan” bir cihaz yapması gerekip gerekmediğini merak etti.
Kendisi ve aynı zamanda Binghamton'da makine mühendisliği profesörü olan Jian Zhou ve doktora sonrası araştırmacı Junpeng Lai'nin de aralarında bulunduğu meslektaşları, doğal örümcek ipeği prensiplerinden ilham alan bir mikrofon tasarladı ve üretti. Araştırmalarını Perşembe günü Ottawa'daki Amerika Akustik Topluluğu'nun 186. toplantısında sundular.
Araştırmacıların cihazı, sesin neden olduğu hava akışındaki küçük dalgalanmalara tepki veren, silikondan yapılmış son derece ince, dirsekli bir şafttan (bir tramplene benzer) oluşuyor. Bunu insanların duyabileceği bir şeye dönüştürmek için, tıpkı bir örümceğin ağını çözmesi gibi, lazer de şaftın ince hareketlerini ölçüyor.
Dr.'a göre basıncı ölçen tipik mikrofonların bir dezavantajı vardır. Onları iyileştirmenin çoğu zaman onları daha da büyütmek anlamına geldiğini biliyoruz. Motivasyonel bir konuşmacının kullandığı dayanıksız kulaklıklarla karşılaştırıldığında, bir kayıt stüdyosunda gördüğünüz hantal mikrofonları düşünün. Basınçtan ziyade hava akışına yanıt veren, örümcekten ilham alan bir mikrofonla Dr. Miles: “Bir bedel ödemeden onu önemli ölçüde küçültebilirsiniz.”
İnsanların duymasına yardımcı olmak bir sonraki doğal adım olabilir.
Biraz mantığa aykırı bir şekilde, kulaklarımız basınca tepki olarak titreştiğinde ses çıkarır. Ulusal Sağlık Enstitüleri'nin finansmanıyla Dr. Miles, bu çok sessiz otoakustik emisyonları ölçen bir sonda geliştirdi. Örneğin, bu, bir bebeğin kulağındaki işitme sorunlarının daha erken tespit edilmesine yardımcı olabilir ve “daha sonra tedaviye başlanabilir” diyor Dr. Miles.
Sesi ölçmek için basınç yerine hava akışını ölçmenin bir diğer avantajı da sesin kaynağının yerini tespit etmek için kullanılabilmesidir. Bu, gürültülü bir ortamda belirli bir yerden gelen sesleri almak üzere tasarlanmış işitme cihazlarını geliştirebilir, Dr. Mil eklendi.
Araştırmaya dahil olmayan İsveç'teki Karolinska Enstitüsü'nden örümcek ipeği araştırmacısı Anna Rising, örümcek ipeğinin potansiyel tıbbi kullanımları olduğunu kabul etti. Dayanıklılığıyla bilindiğini ancak aynı zamanda “implante edildiğinde iyi tolere edildiğini ve hayvan çalışmalarında periferik sinirlerin yenilenmesini sağladığının gösterildiğini” söyledi.
Dr. Miles, insanın duyma aralığının altındaki infrasonu tespit etmek için internetten ilham alan bir mikrofon kullanmaktan heyecan duyuyor. Bu, kasırgaları takip etmek gibi görevler için yararlı olabilir.
“Basınçlı mikrofonlarla bu çok düşük frekansların sesini tam olarak belirlemek gerçekten zor” dedi. “Bunu hıza duyarlı bir mikrofonla kolayca yapabilirsiniz.”
Örümceklerden ilham alan mikrofonların ana akıma hazır olmadan önce hala kat etmesi gereken uzun bir yol var. Ancak ekibin zaten bir patenti var ve Dr. Miles, Kanadalı bir şirkete yeni mikrofon türleri geliştirme konusunda tavsiyelerde bulunuyor.
Ve eğer araştırma meyve verirse, insanlar nihayet kendilerini vücudumuzdan ilham alan cihazların geliştirilmesine yol açan önyargılardan kurtarabilecekler ve böylece örümceklerin ve diğer canlıların dünyayı nasıl algıladıklarına dayanan daha fazla icatların önünü açabilecekler.
Örümcekler ağlarını dev dış kulak zarları gibi kullanırlar. Binghamton Üniversitesi ve Cornell Üniversitesi'nden bir bilim insanı ekibi, 2022'de örümcek ağlarının eklembacaklıların 3 metre ötedeki sesleri algılamasına izin verdiğini bildirdi.
Kulağınızdan bir ses duyduğunuzda aslında hissettiğiniz şey, kulak zarlarınızın titreşmesine neden olan hava basıncındaki değişikliklerdir. Mikrofonlar şu şekilde çalışır: İnsan kulağını taklit ederler ve basınca tepki olarak titreşirler.
Örümcek ağları da benzer bir amaca hizmet eder ancak farklı bir mekanizma kullanır.
Bir basınç dalgasıyla vurulduğunda, kulak zarına çarpan bir sopa gibi titreşmek yerine, yer değiştiren hava akışıyla birlikte hareket ederler. Binghamton'dan makine mühendisliği profesörü Ronald Miles, havanın “bal gibi sıvı bir ortam” olduğunu söyledi. İnsanlar bu ortamda çok fazla dirençle karşılaşmadan hareket ederler, ancak ipek lifleri viskoz kuvvetlerin hızıyla havada hızla döner.
Dr. Miles bu prensibin yeni bir tür mikrofona yol açıp açamayacağını merak etmeden duramadı.
“İnsanlar kibirli hayvanlardır” dedi. “Tıpkı kendileri gibi çalışan cihazlar yapıyorlar.” Ancak daha çok örümceğe benzeyen ve “havanın hareketiyle sesleri algılayan” bir cihaz yapması gerekip gerekmediğini merak etti.
Kendisi ve aynı zamanda Binghamton'da makine mühendisliği profesörü olan Jian Zhou ve doktora sonrası araştırmacı Junpeng Lai'nin de aralarında bulunduğu meslektaşları, doğal örümcek ipeği prensiplerinden ilham alan bir mikrofon tasarladı ve üretti. Araştırmalarını Perşembe günü Ottawa'daki Amerika Akustik Topluluğu'nun 186. toplantısında sundular.
Araştırmacıların cihazı, sesin neden olduğu hava akışındaki küçük dalgalanmalara tepki veren, silikondan yapılmış son derece ince, dirsekli bir şafttan (bir tramplene benzer) oluşuyor. Bunu insanların duyabileceği bir şeye dönüştürmek için, tıpkı bir örümceğin ağını çözmesi gibi, lazer de şaftın ince hareketlerini ölçüyor.
Dr.'a göre basıncı ölçen tipik mikrofonların bir dezavantajı vardır. Onları iyileştirmenin çoğu zaman onları daha da büyütmek anlamına geldiğini biliyoruz. Motivasyonel bir konuşmacının kullandığı dayanıksız kulaklıklarla karşılaştırıldığında, bir kayıt stüdyosunda gördüğünüz hantal mikrofonları düşünün. Basınçtan ziyade hava akışına yanıt veren, örümcekten ilham alan bir mikrofonla Dr. Miles: “Bir bedel ödemeden onu önemli ölçüde küçültebilirsiniz.”
İnsanların duymasına yardımcı olmak bir sonraki doğal adım olabilir.
Biraz mantığa aykırı bir şekilde, kulaklarımız basınca tepki olarak titreştiğinde ses çıkarır. Ulusal Sağlık Enstitüleri'nin finansmanıyla Dr. Miles, bu çok sessiz otoakustik emisyonları ölçen bir sonda geliştirdi. Örneğin, bu, bir bebeğin kulağındaki işitme sorunlarının daha erken tespit edilmesine yardımcı olabilir ve “daha sonra tedaviye başlanabilir” diyor Dr. Miles.
Sesi ölçmek için basınç yerine hava akışını ölçmenin bir diğer avantajı da sesin kaynağının yerini tespit etmek için kullanılabilmesidir. Bu, gürültülü bir ortamda belirli bir yerden gelen sesleri almak üzere tasarlanmış işitme cihazlarını geliştirebilir, Dr. Mil eklendi.
Araştırmaya dahil olmayan İsveç'teki Karolinska Enstitüsü'nden örümcek ipeği araştırmacısı Anna Rising, örümcek ipeğinin potansiyel tıbbi kullanımları olduğunu kabul etti. Dayanıklılığıyla bilindiğini ancak aynı zamanda “implante edildiğinde iyi tolere edildiğini ve hayvan çalışmalarında periferik sinirlerin yenilenmesini sağladığının gösterildiğini” söyledi.
Dr. Miles, insanın duyma aralığının altındaki infrasonu tespit etmek için internetten ilham alan bir mikrofon kullanmaktan heyecan duyuyor. Bu, kasırgaları takip etmek gibi görevler için yararlı olabilir.
“Basınçlı mikrofonlarla bu çok düşük frekansların sesini tam olarak belirlemek gerçekten zor” dedi. “Bunu hıza duyarlı bir mikrofonla kolayca yapabilirsiniz.”
Örümceklerden ilham alan mikrofonların ana akıma hazır olmadan önce hala kat etmesi gereken uzun bir yol var. Ancak ekibin zaten bir patenti var ve Dr. Miles, Kanadalı bir şirkete yeni mikrofon türleri geliştirme konusunda tavsiyelerde bulunuyor.
Ve eğer araştırma meyve verirse, insanlar nihayet kendilerini vücudumuzdan ilham alan cihazların geliştirilmesine yol açan önyargılardan kurtarabilecekler ve böylece örümceklerin ve diğer canlıların dünyayı nasıl algıladıklarına dayanan daha fazla icatların önünü açabilecekler.