Zeedieren maken gebruik van diverse en fascinerende stromingssensoren door gebruik te maken van de complexe vloeistofmechanica in de omgeving om prooien op te sporen en aan roofdieren te ontsnappen. Sommige zeedieren, zoals zeehonden, hebben gevoelige stromingssensoren in de vorm van hun snorharen. Hiermee kunnen zij behendig op prooien jagen - een zeehond kan ver weg zwemmende vissen opsporen door hun wervelingen te volgen. Het project SEALSENSE, toegekend aan Dr. Ajay Giri Prakash Kottapalli, heeft tot doel dit vermogen te dupliceren door de ingewikkelde geometrie van de snorharen van zeehonden te bestuderen, waarvan wordt aangenomen dat zij hun signaal-ruisverhouding maximaliseren om de kleinste hydrodynamische sporen te detecteren.
Zeehonden bezitten dicht geïnnerveerde vibrissae (snorharen) met een unieke golvende vorm op hun snuit, die dienen als ultragevoelige stroomsensoren. Aangenomen wordt dat de golvende oppervlaktegeometrie van de zeehondensnorhaar bijdraagt tot de onderdrukking van door vortexen geïnduceerde trillingen (VIV), een periodieke stromingsscheiding die in het algemeen achter cilindrische structuren in stromen wordt gevormd en aanzienlijke trillingen in structuren veroorzaakt.
EU-financiering
Het door de EU gefinancierde Starting Grant-project van de Europese Onderzoeksraad (ERC), genaamd SEALSENSE, dat is toegekend aan Dr. Ajay Giri Prakash Kottapalli, heeft tot doel dit vermogen te dupliceren door de ingewikkelde geometrie van de snorharen van zeehonden te bestuderen, waarvan wordt aangenomen dat zij hun signaal-ruisverhouding maximaliseren om de kleinste hydrodynamische sporen te detecteren. Als onderdeel van dit project zullen de onderzoekers gecontroleerde laboratoriumexperimenten uitvoeren met kunstmatige microelectromechanische systemen (MEMS) snorharen om na te gaan hoe de ruimtelijke verdeling van de snorharen op de snuiten van zeehonden meerpuntsstroommetingen mogelijk maakt bij het lokaliseren van prooien. Het einddoel is de ontwikkeling van biomimetische stromingssensoren die kunnen helpen bij onderwaterrobotnavigatie.
3D-geprinte kunstmatige MEMS-fluistersensoren
Dr. Amar M. Kamat, een voormalige postdoctorale medewerker van het team en nu oprichter van zijn eigen start-up Sencilia, richtte zich op het onderzoek van de morfologische, materiële en mechanische eigenschappen van de zeehondensnorharen met behulp van laserscantechnieken om 3D-geprinte kunstmatige MEMS-fluistersensoren te maken. Dr. Xingwen Zheng, een promovendus die onlangs Cum Laude promoveerde bij het team, werkte aan het verbinden van de relatie tussen vorm en functionaliteit van de seal whisker om het ontwerp en de eigenschappen van de seal whisker te begrijpen om de mechanismen en prestaties van dergelijke seal whiskers (en arrays daarvan) in stromingen te onderzoeken.
Het PhD-project van Xingwen wordt begeleid door Dr. Ajay Giri Prakash Kottapalli en Prof.dr. Ming Cao aan het Instituut voor Techniek en Technologie (ENTEG) van de Rijksuniversiteit Groningen. De auteurs publiceerden hun recente bevindingen in de tijdschriften Advanced Science en Advanced Functional Materials.