Micrófonos hechos con tela de araña capaces de capturar mucho más sonido

La tela de araña es muy sensible a vibraciones de todo tipo, pero hasta ahora no se había pensado que podría usarse para crear micrófonos de otra generación.

Este descubrimiento puede representar un avance en la tecnología de audio, siendo testimonio del poder de la biomimética — el arte de imitar a la naturaleza para resolver problemas humanos.



La idea de que algo tan sutil y ligero como una telaraña pueda influir en la tecnología de micrófonos parece sacada de una historia de ciencia ficción. Sin embargo, este desarrollo es un ejemplo concreto de cómo la observación cuidadosa de la naturaleza puede llevar a innovaciones tecnológicas significativas. En este caso, la seda de araña, conocida por su resistencia superior y su capacidad para vibrar con mínimas perturbaciones del aire, se convierte en la inspiración detrás de un micrófono con características excepcionales.

Pero antes de explicar lo que se ha descubierto, veamos un poco sobre micrófonos y biomimética.

Micrófonos y Biomimética

La historia de los micrófonos es una crónica de innovación constante. Desde el primer micrófono patentado por Alexander Graham Bell en 1876, esta tecnología ha evolucionado considerablemente. Inicialmente, los micrófonos se utilizaban principalmente en telecomunicaciones, pero con el tiempo, su aplicación se ha expandido a múltiples campos, incluyendo música, radiodifusión, y tecnología de consumo. Cada avance en esta tecnología ha buscado mejorar la calidad del sonido, la sensibilidad y la versatilidad del dispositivo.

La biomimética, por su parte, no es un concepto nuevo. Durante décadas, los ingenieros y científicos han buscado en la naturaleza inspiración para resolver problemas complejos. Por ejemplo, el diseño de trenes de alta velocidad inspirado en el pico del martín pescador, o los trajes de baño de competición modelados según la textura de la piel de tiburón. Estos ejemplos demuestran cómo los principios y diseños encontrados en la naturaleza pueden optimizar la tecnología humana.

En el caso de los micrófonos, la inspiración viene de la seda de araña, un material que combina ligereza y resistencia de manera extraordinaria. Es aquí donde la historia de los micrófonos y la biomimética se cruzan.  La seda de araña, con su capacidad para vibrar ante las mínimas perturbaciones del aire, ofrece una nueva perspectiva en el diseño de micrófonos. A diferencia de los diseños convencionales que se basan principalmente en la detección de cambios de presión, el micrófono bioinspirado se centra en la detección de velocidades del aire, una aproximación completamente diferente que promete mayor sensibilidad y un rango de frecuencias más amplio.

La seda de araña es sensible al sonido

micrófono con seda de arañamicrófono con seda de araña

La seda de araña es un material que ha intrigado a científicos y ingenieros durante años debido a sus propiedades únicas. Es más resistente que el acero, más elástica que el nylon, y sorprendentemente ligera.

La resistencia de un material se mide habitualmente en términos de cuánta fuerza puede soportar antes de romperse. Cuando comparamos la seda de araña y el acero en términos de resistencia por unidad de densidad (es decir, resistencia en relación con el peso), la seda de araña a menudo supera al acero. Esto significa que, para su peso, la seda de araña puede soportar más tensión que el acero antes de romperse.

Estas características la hacen ideal para diversas aplicaciones, desde chalecos antibalas hasta suturas médicas. Pero, ¿qué hace que sea perfecta para la tecnología de micrófonos?

La clave reside en la capacidad de la seda de araña para vibrar con mínimas perturbaciones del aire. Esta sensibilidad al movimiento del aire es lo que inspiró la idea de utilizarla en el diseño de micrófonos. Al igual que una telaraña puede detectar la presencia de una presa por las vibraciones más sutiles, un micrófono basado en la seda de araña puede captar sonidos con una claridad y rango excepcionales.

Observaciones iniciales

La idea de utilizar la seda de araña en micrófonos surgió de observaciones casuales y curiosidad científica. Imagina a un investigador caminando por un parque natural y notando cómo una telaraña vibra con el viento. Esta simple observación condujo a preguntarse: ¿Podría este material natural ser la clave para un nuevo tipo de micrófono?

Los experimentos iniciales demostraron que la seda de araña responde no solo al viento sino también a las ondas sonoras. Esto llevó a una serie de pruebas en entornos controlados, como cámaras anecoicas, donde se pudo estudiar con precisión la respuesta de la seda a diferentes frecuencias y volúmenes de sonido. En lugar de depender solo de la detección de la presión sonora, el nuevo diseño se centró en la captación de la velocidad del aire, una forma de medición que imita más de cerca cómo las arañas perciben el sonido.

Estos experimentos revelaron que la seda de araña no solo era capaz de detectar sonidos, sino que lo hacía con una fidelidad y un rango de frecuencia que superaba a los micrófonos tradicionales. Esto abrió un nuevo camino en la tecnología de captura de sonido, mostrando que la naturaleza puede ofrecer soluciones innovadoras a problemas tecnológicos largamente establecidos.

El proceso de investigación

La creación del micrófono bioinspirado fue el resultado de una colaboración estrecha entre el profesor Ron Miles, un experto en ingeniería mecánica, y Jian Zhou, un estudiante de doctorado. Esta colaboración combinó la experiencia técnica y la curiosidad científica, elementos cruciales para el avance en cualquier campo de investigación. La capacidad de Miles para comprender las complejidades de la acústica y la ingeniería, combinada con la perspectiva innovadora y el enfoque experimental de Zhou, crearon un ambiente propicio para el descubrimiento y la innovación.

Un componente clave en la investigación fue el uso de la cámara anecoica de la Universidad de Binghamton. Este espacio, diseñado para absorber reflexiones de sonido y ondas electromagnéticas, proporcionó un entorno ideal para probar la sensibilidad de la seda de araña a las vibraciones sonoras. En este entorno controlado, Miles y Zhou pudieron realizar pruebas precisas, libres de interferencias externas, lo que les permitió recopilar datos cruciales sobre la capacidad de la seda de araña para captar sonidos.

Como en toda investigación pionera, Miles y Zhou enfrentaron varios desafíos. Uno de los más significativos fue encontrar la manera de integrar un material tan delicado como la seda de araña en un dispositivo tecnológico funcional. El equipo tuvo que innovar no solo en el uso de la seda, sino también en el diseño del micrófono para asegurar que las propiedades únicas de la seda fueran aprovechadas al máximo.

Otro desafío fue la necesidad de comprender y replicar las condiciones en las que la seda de araña opera en su entorno natural. Esto implicó un profundo estudio de la biología de las arañas y cómo utilizan su seda para detectar sonidos y movimientos en su entorno.

El micrófono Bioinspirado

Este dispositivo no solo es capaz de capturar un espectro más amplio de frecuencias sonoras, sino que también ofrece una fidelidad de sonido superior. La capacidad de la seda de araña para responder a vibraciones extremadamente sutiles se traduce en una precisión y claridad de audio sin precedentes. Además, la ligereza y resistencia de la seda contribuyen a un diseño más durable y eficiente.

Uno de los aspectos más impresionantes del micrófono bioinspirado es su amplio rango de frecuencia. Mientras que los micrófonos tradicionales pueden tener limitaciones en cuanto a la captura de sonidos de alta y baja frecuencia, el micrófono basado en la seda de araña puede capturar sonidos desde frecuencias muy bajas (infrasonidos) hasta frecuencias muy altas (ultrasonidos). Esto lo hace ideal no solo para aplicaciones estándar de audio, sino también para usos especializados, como la investigación científica, la vigilancia ambiental y posiblemente aplicaciones médicas.

Potenciales aplicaciones en dispositivos de consumo

El micrófono bioinspirado abre un abanico de posibilidades para su aplicación en dispositivos de consumo. Imagina un smartphone que puede capturar sonidos con una claridad y precisión nunca antes vistas, o un sistema de grabación que puede operar eficientemente en un rango más amplio de condiciones ambientales. Esta tecnología también podría ser revolucionaria para dispositivos como audífonos, ofreciendo una experiencia auditiva mucho más rica y precisa para quienes tienen dificultades auditivas.

Más allá de los dispositivos de consumo, el micrófono bioinspirado tiene potencial para impactar significativamente en el campo de la salud auditiva y la investigación. Podría ser utilizado para desarrollar mejores audífonos y dispositivos de asistencia auditiva, mejorando considerablemente la calidad de vida de las personas con deficiencias auditivas. Además, su capacidad para captar un rango más amplio de frecuencias podría abrir nuevas vías de investigación en el campo de la acústica y la bioacústica.

La transición de un descubrimiento científico a un producto comercial viable es un paso crítico en el proceso de innovación. En el caso del micrófono bioinspirado, la empresa TandemLaunch y su spin-off, Soundskrit, han jugado un papel fundamental en este proceso. Estas compañías se especializan en identificar y desarrollar tecnologías prometedoras desde la etapa de investigación hasta su introducción en el mercado. Su participación ha sido clave para transformar la idea del micrófono basado en seda de araña en un producto tangible que podría ser integrado en dispositivos de consumo y aplicaciones profesionales.

Mientras Soundskrit se enfoca en la producción y distribución del micrófono, Ron Miles y Jian Zhou continúan con su trabajo de investigación. Con un profundo entendimiento de las propiedades de la seda de araña y su aplicación en la tecnología de audio, estos investigadores están explorando nuevas formas de avanzar en este campo.

Fuente: https://wwwhatsnew.com