Los ingenieros y científicos sienten una fascinación duradera por la seda de araña. Similar a la típica seda de lombriz que hace que las sábanas sean cómodas, pero mucho más resistente, el material ha inspirado la invención de prendas más ligeras y transpirables. armadura y materiales que podría fortalecer los componentes del avión sin agregar peso. Los investigadores incluso están utilizando ejemplos extraídos de telas de araña para diseñar micrófonos sensibles que algún día podrán usarse para tratar la pérdida auditiva y la sordera y para mejorar otros dispositivos auditivos.
Las arañas utilizan sus telas como enormes tímpanos externos. Un equipo de científicos de la Universidad de Binghamton y la Universidad de Cornell informó en 2022 que las redes permiten a los arácnidos detectar sonidos a 10 pies de distancia.
Cuando escuchas un sonido a través de tu oído, lo que realmente estás experimentando es cambios en la presión del aire eso hacer que tu tímpano vibre. Así funcionan los micrófonos: imitando el oído humano y vibrando en respuesta a la presión.
Las telas de araña tienen un propósito similar pero utilizan un mecanismo diferente.
En lugar de vibrar cuando son golpeados por una ola de presión, como un palo golpeando el parche de un tambor, se mueven con el flujo del aire que se desplaza. El aire es un medio fluido «como la miel», afirmó Ronald Miles, profesor de ingeniería mecánica en Binghamton. Los humanos navegan por este entorno sin notar mucha resistencia, pero las fibras de seda son sacudidas por la velocidad de las fuerzas viscosas del aire.
El Dr. Miles no pudo evitar preguntarse si este principio podría conducir a un nuevo tipo de micrófono.
«Los humanos son una especie de animales arrogantes», dijo. «Fabrican dispositivos que funcionan como ellos». Pero se preguntó si construir un dispositivo que se pareciera más a una araña y percibiera «el sonido con el movimiento del aire».
Él y sus colegas, incluido Jian Zhou, también profesor de ingeniería mecánica en Binghamton, y Junpeng Lai, investigador postdoctoral, diseñaron y construyeron un micrófono inspirado en los principios de la seda de araña natural. Presentaron su investigación el jueves en la 186a reunión de la Sociedad de Acústica de América en Otawa.
El dispositivo de los investigadores está compuesto por un eje en voladizo extremadamente delgado (como un trampolín) hecho de silicio que responde a pequeñas fluctuaciones en el flujo de aire creadas por el sonido. Para convertir eso en algo que los humanos puedan oír, un láser mide los movimientos sutiles del eje, como una araña decodificando su tela.
Una desventaja de los micrófonos típicos que detectan presión, dijo el Dr. Miles, es que mejorarlos a menudo significa hacerlos más grandes. Piense en los micrófonos gruesos que ve en un estudio de grabación, en comparación con los auriculares delgados que usa un orador motivacional. Con un micrófono inspirado en una araña que responde al flujo de aire en lugar de a la presión, dijo el Dr. Miles, “puedes hacerlo un poco más pequeño sin pagar un precio”.
Ayudar a las personas a oír podría ser el siguiente paso natural.
De manera un tanto contradictoria, nuestros oídos emiten sonidos cuando vibran en respuesta a la presión. Con financiación de los Institutos Nacionales de Salud, el equipo del Dr. Miles desarrollará una sonda que mida estas emisiones otoacústicas muy silenciosas. Eso podría ayudar con la detección más temprana de problemas de audición en el oído de un bebé, por ejemplo, y «luego podrán comenzar tratamientos para ello», dijo el Dr. Miles.
Otra ventaja de detectar el flujo de aire en lugar de la presión para medir el sonido es que se puede utilizar para localizar la fuente de un sonido. Esto podría mejorar los audífonos diseñados para captar sonidos provenientes de un lugar específico en un ambiente ruidoso, añadió el Dr. Miles.
Anna Rising, un investigador de seda de araña del Instituto Karolinska en Suecia, que no participó en el estudio, coincidió en que la seda de araña tiene posibles aplicaciones médicas. Es conocido por su dureza, dijo, pero también es «bien tolerado cuando se implanta y ha sido mostrado para permitir la regeneración de los nervios periféricos” en experimentos con animales.
El Dr. Miles está entusiasmado con el uso de un micrófono inspirado en la web para detectar infrasonidos, que están por debajo del rango de audición humano. Esto podría resultar útil para tareas como el seguimiento de tornados.
«Poder localizar el sonido de esas frecuencias tan bajas es realmente difícil con micrófonos de presión», dijo. «Con un micrófono sensor de velocidad, podrías hacerlo muy fácilmente».
Los micrófonos inspirados en arañas tienen un largo camino por recorrer antes de que estén listos para el uso generalizado. Pero el equipo ya tiene una patente y el Dr. Miles está asesorando una empresa canadiense Construyendo nuevos tipos de micrófonos.
Y si la investigación da frutos, tal vez los humanos finalmente puedan liberarse de los prejuicios que conducen a dispositivos inspirados en nuestros cuerpos, dando paso a más inventos basados en cómo las arañas y otras criaturas perciben el mundo.
