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    研究人員發明了一種可以讓人用襯衫接電話的聲學織物

    2022-03-18 14:31 搜狐
    關鍵詞:聲學織物

    導讀:研究人員發明了一種可以讓人用襯衫接電話的聲學織物

    可穿戴技術正在朝著遠超Apple Watch和FitBits的方向發展。科學家們將褲子、T恤衫和夾克衫重新設想為可具有多種用途,他們發明了一種能夠檢測并產生聲音的“聲學織物”。

    由這種材料制成的衣服將有可能可以通過接收我們皮膚上的振動來持續監測我們的心臟或呼吸頻率,為我們提供接聽電話和通過我們的服裝進行溝通的選擇并作為一種助聽器來幫助那些有聽力損失的人在嘈雜的環境中穿梭。

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    來自新加坡南洋理工大學的助理教授、這項研究的論文第一作者Wei Yan表示,這種織物還可以跟航天器的皮膚結合以傾聽太空塵埃,或嵌入建筑物來檢測裂縫或應變,“它甚至還可以被編織成一張智能網來監測海洋中的魚類?!?/p>

    智能織物產品就這個全新的聲學布,是相對較新的工程努力,在過去幾年里一直在發展。如我們已經看到像變色衣服和能像人類皮膚一樣“出汗”的材料的興起。這些都涉及創新技術,如智能手機應用的兼容性和復雜的微流體平臺。

    以下為這種跟聲音有關的新材料的工作原理:

    一種由壓電材料制成的柔性纖維--一種對電信號敏感的物質--被編織在織物中。雖然我們穿的衣服可以接收到我們附近的聲音振動,但我們無法真正感知到它們,因為隆隆聲是在納米尺度上運作的。而這正是該研究團隊研發的纖維的作用。它捕捉這些微小的振動,并將其轉化為電信號,然后記錄在一個設備上供以后檢查。研究人員指出,他們的設計靈感來自于人類耳朵的工作方式,這涉及到一個類似的振動到信號的轉換過程,不過它需要一個額外的步驟來處理壓力。

    測試一個交互式服裝

    作為原理證明,該團隊將用這種特殊纖維編織的服裝暴露在一系列聲音振動中。結果它成功地將振動--人類無法辨別的振動--轉換成適當的電信號。

    該項研究的論文共同作者、麻省理工學院的一名研究員Grace Noel在一份聲明中介紹稱:“這表明膜上纖維的性能可跟手持式麥克風媲美。在另一方面,該團隊還決定看看這種織物是否可以被反向設計,進而不僅可以檢測聲音振動并將其轉換為可用的電氣數據,還可以作為揚聲器操作將電氣數據轉換回我們可以聽到的振動?!?/p>

    為此,研究人員錄制了一串話并將錄音輸入到纖維中,與此同時還對其施加了電壓功率。結果是,這款服裝接收了電信號并以相反的方式進行了轉換--播放我們的耳朵可以檢測到的聲音振動。不過該團隊并沒有就此止步。他們展開了更多的實驗,以真正了解這種織物可以延伸到什么程度。有兩個實驗特別值得注意:

    第一個實驗是研究人員將織物縫在一件襯衫的背面,然后他們在以各種姿勢站立時拍打他們的手。這個想法是要看看布板是否能接收到聲音來自哪個方向。結果它做到了。Noel說道:“在3米遠的地方,布料能夠探測到1度以內的聲音角度?!?/p>

    第二個實驗是,研究小組將一根纖維縫制在襯衫的內襯上并覆蓋在胸部區域,然后讓一名健康的志愿者穿上這件衣服。正如預期的那樣,它準確地監測了志愿者的心跳。令人震驚的是,該研究指出,幾乎任何用這種纖維織成的織物都不會變得沉重或充滿松軟的電線。

    研究報告的論文共同作者Elizabeth Meiklejohn在一份聲明中指出:“它的感覺幾乎就像一件輕便的夾克--比牛仔褲輕,但比禮服襯衫重?!睋?,她是羅德島設計學院的一名研究生,用標準織布機編織了這種織物。

    而更重要的是。這種材料可以機洗。

    來自麻省理工學院的研究員兼這項研究的論文共同作者Yoel Fink稱:“這項研究的成果為織物提供了一種傾聽我們身體和周圍環境的新方式?!?/p>

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