蚊子天線啟發革命性聲學技術

研究人員正揭開蚊子天線的秘密，探索這些昆蟲如何以驚人的精準度偵測聲音。透過模仿其結構，科學家希望革新災難應對方式，創造出能夠在混亂環境中偵測微弱求救訊號的生物啟發感測器。這項由普渡大學團隊進行的研究，旨在理解蚊子天線偵測振動的能力，並藉此改善監測和偵測地震、海嘯等自然災害的方法。

這項研究由普渡大學教授Pablo Zavattieri和Ximena Bernal領導，並發表於《Acta Biomaterialia》期刊。Zavattieri表示：「我們仍處於早期階段，但我們相當樂觀，至少能從中學到很多。從自然界汲取靈感並將其用於推動科學研究，一直是工程學的核心特徵。」

儘管蚊子缺乏傳統的耳朵，但它們依靠天線來導航聽覺環境，並在自身翅膀拍打的背景噪音中鎖定關鍵聲音。透過分析蚊子天線的特徵，特別是感覺毛的排列和形態，研究團隊已經深入理解這些適應如何增強聽覺敏感度和對環境線索的選擇性反應。

研究團隊使用先進的微CT成像技術建立高保真CAD模型進行有限元分析，發現蚊子天線的結構特徵使物種和性別特定的聲學目標偵測成為可能，即使在非目標訊號（如自身翅膀拍打）的幹擾下也是如此。研究結果還表明，蚊子天線能夠偵測到比以往認為更廣泛的頻率範圍，儘管並非所有頻率都被主動利用。

這項研究為確定蚊子天線是否能夠啟發聲學感測器設計提供了關鍵資訊。Bernal表示：「透過建模和對比不同物種蚊子天線對聲音的反應，我們能夠分離出調節聽覺敏感度和調諧的特徵。理解這些結構的工作原理是開發受其敏感天線啟發的聲學感測器的第一步。」

在社會影響方面，蚊子天線的見解也可能啟發智慧降噪材料的開發。Zavattieri指出，這些材料可能結合微流體通道或可調超材料，用於建築物的隔音板、降噪耳機，甚至聲學隱形裝置。他進一步想像，城市環境配備生物啟發感測器，如同「大耳朵」，能夠在都市生活的喧囂中辨識特定聲音。在危機時刻，如地震或其他災難，這些感測器將變得無價，迅速偵測微弱的求救訊號，並引導救援工作。

目前，研究團隊正專注於透過3D列印技術重現蚊子天線，使用不同材料和不同尺寸進行頻率測試。這項研究由美國空軍科學研究辦公室多大學研究計劃（AFOSR-FA9550-15-1-0009）和國家科學基金會（IOS-2054636）資助。