Como a aranha-tecelã pode inspirar os microfones do futuro e revolucionar o design de som

Os humanos não são bons ouvintes. Pelo menos não comparado a algumas aranhas. As aranhas-tecelãs não têm orelhas, mas, em 2022, os pesquisadores descobriram que os aracnídeos usam suas teias como tímpanos externos. A seda da aranha atua como um dispositivo de escuta supersensível, capaz de detectar ruídos de até três metros de distância, de acordo com uma pesquisa liderada por Ron Miles, engenheiro mecânico da Universidade de Binghamton. Ele acha que este conhecimento apresenta uma grande oportunidade para os humanos revolucionarem a nossa própria engenharia de som.

A experiência humana de audição é ditada pela pressão do ar em nossos ouvidos. Em resposta às mudanças de pressão, os nossos tímpanos vibram em diferentes frequências que enviam sinais elétricos ao nosso cérebro, que distingue e registra os sons. Os microfones foram construídos para imitar os tímpanos humanos, vibrando de forma semelhante em resposta às mudanças de pressão.

Mas para tornar os microfones mais potentes e sensíveis, eles precisam ser maiores, uma realidade que é incompatível com o desejo geral de uma tecnologia menor e mais transportável.

- "Os humanos, sendo animais arrogantes, criaram o microfone de acordo com os seus próprios ouvidos, mas essa não é necessariamente a melhor maneira de fazê-lo" disse Ron. - "Se você quiser fazer algo pequeno, você deve pensar em como os pequenos animais fazem isso."

As teias de aranha são menos afetadas pelas mudanças na pressão do ar. Em vez disso, vibram no fluxo de ar criado por uma onda sonora, permitindo que os aracnídeos "ouçam" ao sentir esse movimento e até identifiquem a direção do ruído.

Usando teias orbitais de aranhas-ponte (Larinioides sclopetarius) no campus da Universidade de Binghamton, Miles e Jian Zhou, que também é engenheiro mecânico na universidade, conduziram testes de suas sensibilidades. Eles mediram como as teias se moviam com um vibrômetro a laser e descobriram que a seda da aranha registrava sons entre 1 hertz e 50 quilohertz, uma faixa muito mais ampla do que os 20 hertz a 20 quilohertz que os humanos podem ouvir.

Assim, ao aplicar esse tipo de sistema acústico a um microfone, é possível torná-lo um pouco menor sem pagar um preço. Por isso Ron desenvolveu e testou um microfone baseado em acústica de teia de aranha, que construiu com Zhou e Junpeng Lai, pesquisador de pós-doutorado na universidade.

Em vez de usar seda de aranha real, a ferramenta usa silício para detectar mudanças no fluxo de ar. Ainda em fase inicial, a patente do aparelho já foi comercializada por uma empresa canadense chamada Soundskrit, que está trabalhando com Ron.

- "Como a seda das aranhas é, obviamente, criada por aranhas, não é prático incorporá-la aos bilhões de microfones que são fabricados a cada ano", disse Jon em um comunicado da Sociedade Acústica Americana. - "No entanto, isso nos ensina muito sobre quais propriedades mecânicas são desejáveis em um microfone e pode inspirar designs inteiramente novos."

A pesquisa apresenta um ponto de partida para uma variedade de avanços na tecnologia de som. Ron e outros estão trabalhando para desenvolver novos instrumentos que possam registrar sons extremamente baixos emitidos pelo ouvido humano, o que poderá ajudar a detectar e tratar problemas auditivos em bebês.

E os sistemas acústicos inspirados na seda das aranhas podem permitir aos pesquisadores captar outros sons fora do alcance do ouvido humano, como ruídos de baixa frequência que precedem a formação de tornados, que os cientistas podem utilizar para prever e monitorizar as tempestades.

A química e a força da seda de aranha já ajudaram a desencadear o desenvolvimento de armaduras corporais e mostraram-se promissoras na promoção da regeneração nervosa quando implantadas em animais.

Estamos tão acostumados com essas maravilhas naturais na vida cotidiana que não a questionamos, mas quando alguém começa a estudá-las, logo começa a perceber o quão incrivelmente sofisticada a teia de aranha realmente é.