建站
咨詢
售后
建站咨詢
新聞中心
從安靜的圖書館，到繁忙的交通噪音，這種聲感織物都可以捕捉這些分貝范圍內(nèi)的聲音，并能夠確定諸如拍手之類聲音的精確方向。當(dāng)把這種材料織入襯衫的襯里時(shí)，還可以檢測到穿著者細(xì)微的心跳特征。
該成果的詳細(xì)介紹，發(fā)表在最新一期的《自然》雜志上。
論文第一作者、麻省理工學(xué)院博士后 Wei Yan（現(xiàn)為新加坡南洋理工大學(xué)助理教授）表示，這項(xiàng)研究的成果，提供了一種全新的方式來傾聽我們的身體和周圍環(huán)境，將產(chǎn)生許多超乎想象的應(yīng)用。
「穿著聲感服裝，你可以通過它來接聽電話，與他人交流。此外，這種織物還可以與人體皮膚接觸，使佩戴者能夠以舒適、連續(xù)、實(shí)時(shí)和長期的方式監(jiān)測自己的心臟和呼吸狀況?！笷ink 說。
受人耳啟發(fā)的聲感材料
傳統(tǒng)織物，往往用于抑制或阻隔聲音。例如音樂廳的隔音層，以及我們生活中的地毯。但 MIT 的研究團(tuán)隊(duì)多年來一直致力于重塑織物的傳統(tǒng)角色。他們專注于擴(kuò)展材料的特性，比如使織物更具功能性。
此次在尋找聲音感應(yīng)織物的方法時(shí)，人耳的「聽聲原理」給了研究人員很大的靈感。
聲音，其實(shí)是一種空氣中傳播的壓力波。當(dāng)這些聲波到達(dá)我們的耳朵時(shí)，極其敏感和復(fù)雜的三維器官——鼓膜，將壓力波轉(zhuǎn)化為機(jī)械振動(dòng)，然后這些振動(dòng)通過聽小骨進(jìn)入內(nèi)耳，耳蝸再將這些振動(dòng)波轉(zhuǎn)換為可由大腦感知和處理的電信號。
盡管有些聲音很小，平時(shí)我們無法感知，但都會(huì)引起相應(yīng)的振動(dòng)，只不過有時(shí)候這種振動(dòng)是納米級別的。為了捕捉到這些難以察覺的振動(dòng)信號，受人類聽覺系統(tǒng)的啟發(fā)，該團(tuán)隊(duì)試圖創(chuàng)造一種柔軟、耐用、舒適且能夠檢測聲音的織物「耳朵」。
（來源：Nature）
為了實(shí)現(xiàn)這一目的，他們發(fā)現(xiàn)：這種織物必須加入堅(jiān)硬的或「高模量」纖維，才能有效地將聲波轉(zhuǎn)化為振動(dòng)；其次，必須設(shè)計(jì)一種可以隨織物彎曲并在此過程中產(chǎn)生電輸出的特殊纖維。
考慮到這些前提條件，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種稱為預(yù)制件的分層材料塊，由壓電層和響應(yīng)聲波振動(dòng)的增強(qiáng)材料成分制成。得到的預(yù)制材料塊大約有記號筆那么大，然后被加熱并像軟糖一樣被拉成 40 米長的細(xì)纖維。
實(shí)際上，這種纖維是由一種「壓電（piezoelectric）」材料設(shè)計(jì)，在彎曲或機(jī)械變形時(shí)會(huì)產(chǎn)生電信號，從而為織物提供一種將聲音振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號的方法。而這種柔性纖維被編織成織物時(shí)，也能夠像海洋中的海藻一樣，與織物一起任意彎曲。
不僅能聽聲，還能發(fā)聲
為了測試聲感纖維的敏感性，研究人員將聲感纖維連接到一塊懸浮的聚酯薄膜上，然后使用激光來測量薄片的振動(dòng)——進(jìn)而測量纖維的振動(dòng)——以響應(yīng)通過附近揚(yáng)聲器播放的聲音。
雖然在安靜的圖書館和繁忙的道路交通之間，聲音的分貝有所不同，但聲感纖維都能夠相應(yīng)振動(dòng)，并產(chǎn)生與播放的聲音成比例的電流。
「這表明，薄膜上聲感纖維的性能可與手持式麥克風(fēng)相媲美。」研究論文作者之一，MIT 化學(xué)工程系的 Grace Noel 說。
接下來，研究團(tuán)隊(duì)將特制聲感纖維與傳統(tǒng)紗線編織在一起，生產(chǎn)出可懸垂、可機(jī)洗的織物面料。研究人員表示，合成面料感覺就像一件輕便的夾克，比牛仔布更輕，但比正裝襯衫重。
隨后，研究人員將一塊面料縫在襯衫的里面，通過在與襯衫不同角度站立時(shí)拍手，來測試織物對定向聲音感知的敏感性。結(jié)果表明，這種織物能夠在 3 米外的距離內(nèi)，檢測到 1 度以內(nèi)的聲音角度。
研究人員認(rèn)為，這種能夠定向感知聲音的傳感織物，可以幫助聽力受損的人在嘈雜的環(huán)境中收聽外界聲音。
（來源：MIT）
此外，研究團(tuán)隊(duì)還在襯衫的內(nèi)襯上縫合一根纖維，位置大概在胸部區(qū)域上方，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該聲感材料能夠準(zhǔn)確檢測健康志愿者的心跳，以及心臟跳動(dòng)特征的細(xì)微變化。
除了監(jiān)測心跳外，研究人員認(rèn)為將聲感織物融入孕婦裝，還可以幫助監(jiān)測胎兒心跳。更有意思的是，研究人員提出新的設(shè)想，如果將聲感纖維的功能顛倒過來，不再用作聲音檢測器，而是用作揚(yáng)聲器，效果會(huì)怎樣呢？
為此，研究人員先錄下一串口語，并以施加電壓的形式將記錄饋送到聲感纖維，發(fā)現(xiàn)聲感纖維能夠?qū)㈦娦盘栟D(zhuǎn)換為可聽見的振動(dòng)，而再用另一根聲感纖維作為「耳朵」，順利檢測到聲感纖維發(fā)出的聲音振動(dòng)。
除了可穿戴助聽器、可語音交流的服裝，以及可追蹤生命體征的服裝外，該團(tuán)隊(duì)還看到了更多的應(yīng)用可能。
「它可以與航天器服裝集成，以監(jiān)測太空塵埃，或嵌入建筑物中，以檢測裂縫或應(yīng)變，」Yan 建議道?！杆踔量梢跃幙棾梢粋€(gè)智能網(wǎng)來監(jiān)測海洋中的魚類。由此可見，聲感纖維正在開啟一個(gè)極大的機(jī)遇?！?/p>
網(wǎng)頁標(biāo)題：Nature：MIT團(tuán)隊(duì)造全新聲感織物，這件「毛衣」可以聽到你的心跳
標(biāo)題URL：http://m.fisionsoft.com.cn/article/coscjis.html
