麻省理工学院和罗德岛设计学院的一个团队开发了一种声学织物,其工作原理类似于麦克风,将声音转换为机械振动,然后将其传输为电信号,就像我们的耳朵一样。
所有组织都会响应声音而振动,尽管这些振动是纳米级的,因此太微小而无法被感知。为了捕捉这些微妙的信号,研究人员开发了一种柔性纤维,它会随着织物弯曲,就像海洋表面的藻类与织物纠缠在一起时一样。
该材料通过“压电”过程将声波转换为电信号:它可以捕获安静的图书馆和城市交通之间的强度声音,并确定它们的方向。声学织物还能够检测佩戴者的心跳特征,进而产生声音。
可能的应用
详细介绍该设备的研究 发表于 自然。主要作者 魏焱 看到声学织物的许多用途。
您可以与声学服装交谈以接听电话并与他人互动。 此外,可以使用这种组织实时、连续和长期监测心脏和呼吸问题。
研究人员预测,定向声音感应织物可以帮助听力损失的人在嘈杂的环境中调整扬声器的音量。声学织物可以融入孕妇装中,以帮助监测婴儿的胎儿心跳。
此外,它甚至可以集成到建筑物中以“聆听”裂缝和变形。边界非常广阔。
声音分层
织物长期以来一直被用来抑制或消音:想想我们家里的地毯,或者隔音室的面板。麻省理工学院的团队多年来一直致力于通过改善材料的特性来增加织物的功能。在这种情况下,他们受到了一种令人难以置信的仪器的启发:人耳。
在耳朵中,来自外界的声波被转换成振动和电信号。当这些波到达我们的耳朵时,在一个极其敏感和复杂的三维器官中, 廷帕诺,通过圆形纤维层转化为机械振动。然后振动被小骨头接收并传输到内耳,在那里 耳蜗 将电波转换为大脑识别和解释的电信号。
该团队希望打造一只柔软、耐用、舒适且能够检测声音的“耳朵”。他的研究表明,这种声学织物需要坚硬或“高模量”纤维才能有效地将声波转化为振动。
遵循这些指导方针,该团队构建了第一块由压电层和其他元素组成的材料,这些元素可以增加响应声波的振动。然后,将粗记号笔大小的块加热并“磨损”成又细又长的纤维(约 40 米)。 一种新型智能面料。
好好听
科学家们通过将纤维附着在一张 聚酯薄膜 挂在天花板上。 他们使用激光来评估薄片的振动,从而评估纤维对附近扬声器发出的声音的响应。
膜上纤维的性能可与手持式麦克风相媲美。
接下来,该团队用传统纱线编织纤维,生产出可悬垂、可机洗的织物面板。
“它感觉就像一件轻薄的夹克,比牛仔布轻,但比正装衬衫重,”合著者说 伊丽莎白·米克尔约翰,他使用标准织布机纺制隔音织物。
这项研究为纺织品倾听我们的身体和我们周围的世界提供了一种全新的方法。