Kangas, joka "kuulee" sydämesi äänet

MIT:n tiimi on kehitellyt akustista kangasta, johon on kudottu pääosin pietsosähköisestä materiaalista luotu kuitu, joka tarjoaa kankaalle keinon muuntaa äänivärähtelyt sähköisiksi signaaleiksi.

(21.3.2022) MIT:n vetämä tiimi on suunnitellut kankaan, joka toimii kuin mikrofoni ja muuttaa äänen ensin mekaanisiksi värähtelyiksi, sitten sähköisiksi signaaleiksi, samalla tavalla kuin korvamme kuulevat.

Äänivärähtelyjen lähes huomaamattomien signaalien taltioimiseksi tutkijat loivat joustavan kuidun, joka kankaaksi kudottuna taipuu kankaan mukana kuin merilevä valtameren pinnalla. Pietsosähköisestä materiaalista tehty kuitu tuottaa sähköisen signaalin taivutettuaan tai mekaanisesti muotoutuessaan.

Ihmisen kuulojärjestelmän innoittamana tiimi pyrki luomaan kankaisen "korvan", joka olisi pehmeä, kestävä, mukava ja pystyy havaitsemaan äänen. Heidän tutkimuksensa johti kahteen tärkeään löytöön: Tällaisen kankaan olisi sisällettävä jäykkiä eli "korkean moduulin" kuituja muuntaakseen ääniaallot tehokkaasti värähtelyiksi. Ja tiimin olisi suunniteltava kuitu, joka voi taipua kankaan kanssa ja tuottaa sähköä prosessissa.

Näitä ohjeita silmällä pitäen tiimi kehitti kerrostetun materiaalilohkoaihion, joka on valmistettu pietsosähköisestä kerroksesta sekä ainesosista, jotka tehostavat materiaalin värähtelyä vasteena ääniaalloille. Saatu aihio kuumennettiin ja vedettiin ohuiksi 40 metriä pitkiksi kuiduiksi.

Tutkijat testasivat kuidun herkkyyttä laserin mittaamien värähtelyä vasteena läheisen kaiuttimen kautta toistetulle äänelle. Ääni vaihteli desibeleissä hiljaisen kirjaston ja raskaan tieliikenteen välillä.

Seuraavaksi tiimi kutoi kuidun tavanomaisien lankojen kanssa konepestäväksi kankaaksi. Kokeissa paidan selkämykseen ommeltu kangaspala pystyi havaitsemaan äänen kulman 1 asteen tarkkuudella 3 metrin etäisyydeltä.

Tutkijat uskovat, että suunnattu äänentunnistuskangas voisi auttaa kuulovammaisia ​​virittymään kaiuttimeen meluisassa ympäristössä.

Tiimi ompeli yhden kuidun myös paidan sisäpintaan rintakehän alueelle ja ilmeni, että se havaitsi tarkasti terveen vapaaehtoisen sydämenlyönnin sekä sydämen ominaisuuksien hienovaraiset vaihtelut.

Lopuksi tutkijat muuttivat kuidun toiminnan toimimaan kaiuttimena. He nauhoittivat puhuttuja sanoja ja syöttivät tallenteen kuituun syötetyn jännitteen muodossa. Kuitu muutti sähköiset signaalit kuultaviksi värähtelyiksi, jotka toinen kuitu pystyi havaitsemaan.

Puettavien kuulolaitteiden, kommunikoivien vaatteiden ja elintoimintoja seuraavien vaatteiden lisäksi tiimi näkee muitakin sovelluksia.

"Se voidaan integroida avaruusaluksen pintaa kuuntelemaan (kerääntyvää) avaruuspölyä tai upottaa rakennuksiin halkeamien tai venymien havaitsemiseksi", Yan ehdottaa. "Se voidaan jopa kutoa älyverkoksi valvomaan kaloja meressä. Kuitu avaa laajoja mahdollisuuksia."

Aiheesta aiemmin:

Kudottava kuituakku puettaville

Nanogeneraattori kankaalle 3D-tulostuksella