Qu’est-ce qu’un insecte peut entendre ? Étonnamment, beaucoup de choses. Bien que petits et simples, leurs systèmes auditifs sont très efficaces. Par exemple, avec une membrane de seulement 2 millimètres de diamètre, le criquet pèlerin peut décomposer des fréquences comparables à celles de l’homme.
En comprenant comment les insectes perçoivent les sons et en utilisant la technologie de l’impression 3D pour créer des matériaux personnalisés, il est possible de développer des microphones miniatures et bio-inspirés.
Andrew Reid, de l’université de Strathclyde au Royaume-Uni, présente ses travaux sur la création de tels microphones, capables de collecter des données acoustiques de manière autonome tout en consommant peu d’énergie.
« Les oreilles des insectes sont des modèles idéaux pour réduire les coûts de l’énergie et de la transmission des données, réduire la taille des capteurs et supprimer le traitement des données« , a déclaré M. Reid.
L’équipe de M. Reid s’inspire des oreilles d’insectes de multiples façons. Au niveau chimique et structurel, les chercheurs utilisent la technologie d’impression 3D pour fabriquer des matériaux personnalisés qui imitent les membranes des insectes. Ces membranes synthétiques sont des capteurs acoustiques extrêmement sensibles et efficaces. Sans l’impression 3D, les tentatives traditionnelles de microphones bio-inspirés à base de silicium n’ont pas la flexibilité et la personnalisation requises.
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« En images, notre microphone ressemble à n’importe quel autre microphone. L’élément mécanique est un simple diaphragme, peut-être de forme ellipsoïde ou rectangulaire légèrement inhabituelle« , explique M. Reid. « Les éléments intéressants se produisent à l’échelle microscopique, avec de petites variations d’épaisseur et de porosité, et à l’échelle nanométrique, avec des variations de propriétés matérielles telles que la compliance et la densité du matériau.«
Plus que le matériau, c’est l’ensemble du processus de collecte des données qui s’inspire des systèmes biologiques. Contrairement aux microphones traditionnels qui recueillent une série d’informations, ces microphones sont conçus pour détecter un signal spécifique. Ce processus rationalisé est similaire à la façon dont les terminaisons nerveuses détectent et transmettent les signaux. La spécialisation du capteur lui permet de discerner rapidement les déclencheurs sans consommer beaucoup d’énergie ni nécessiter de supervision.
Les capteurs bio-inspirés, avec leur petite taille, leur fonction autonome et leur faible consommation d’énergie, sont idéaux pour les applications dangereuses ou difficiles à atteindre, y compris les emplacements intégrés dans une structure ou à l’intérieur du corps humain.
Les techniques d’impression 3D bio-inspirées peuvent être appliquées pour résoudre de nombreux autres problèmes, notamment pour travailler sur les organoïdes de la barrière hémato-encéphalique ou la surveillance structurelle par ultrasons.
