Эта акустическая ткань позволит вам отвечать на звонки рубашкой

Носимые технологии выходят далеко за рамки Apple Watch и FitBits. Переосмыслив штаны, футболки и куртки как имеющие несколько назначений, ученые изобрели «акустическую ткань», которая может обнаруживать и воспроизводить звук.

Потенциально одежда из этого материала могла бы непрерывно отслеживать частоту нашего сердцебиения или дыхания в режиме реального времени, улавливая вибрации на нашей коже, давать нам возможность отвечать на телефонные звонки и общаться через одежду, а также функционировать как своего рода слуховой аппарат, чтобы помочь людям с потерей слуха ориентируются в шумной среде. 

«Кроме того, ткань может быть интегрирована с обшивкой космического корабля, чтобы прослушивать [накапливающуюся] космическую пыль, или встроена в здания для обнаружения трещин или деформаций», — говорит Вей Ян, доцент Наньянского технологического университета в Сингапуре и ведущий автор исследования. «Ее можно даже вплести в умную сеть для наблюдения за рыбой в океане».

Умные тканевые продукты, такие как акустическая ткань команды, являются относительно новыми инженерными разработками, которые набирают обороты в течение последних нескольких лет. Например, мы наблюдаем рост количества таких предметов, как одежда, меняющая цвет, и материалов, которые могут «потеть», как человеческая кожа. Они включают в себя инновационные методы, такие как совместимость приложений для смартфонов и сложные микрожидкостные платформы соответственно.

Вот как работает новый звуковой материал.

В ткань вплетено гибкое волокно из пьезоэлектрического материала, вещества, чувствительного к электрическим сигналам. Одежда, которую мы носим, ​​уже улавливает звуковые вибрации поблизости, но мы не можем их воспринимать, потому что шум действует в масштабе нанометров.

Новое волокно улавливает эти мельчайшие вибрации и преобразует их в электрические сигналы, которые затем записываются на устройство для последующего изучения. Исследователи говорят, что их дизайн был вдохновлен тем, как работают человеческие уши, которые включают аналогичный процесс преобразования вибрации в сигнал, но требуют дополнительного шага, связанного с давлением.

В качестве доказательства команда подвергла одежду, сотканную из специального волокна, воздействию ряда звуковых вибраций, например, в тихой библиотеке или при интенсивном движении. Она успешно преобразовывала вибрации, неразличимые людьми, в соответствующие электрические сигналы.

«Это показывает, что производительность волокна на мембране сравнима с ручным микрофоном», — заявила Грейс Ноэль, соавтор исследования и исследователь из Массачусетского технологического института.

С другой стороны, команда также решила посмотреть, можно ли реконструировать ткань не только для обнаружения звуковых вибраций и преобразования их в полезные электрические данные, но и для работы в качестве динамика, который преобразует электрические данные обратно в вибрации, которые мы слышим.

Согласно исследованию, ученые записали строку слов и передали запись в волокно с приложенным напряжением. И вот, одежда приняла электрический сигнал и преобразовала его в обратном направлении — воспроизвела звуковые колебания, которые могут уловить наши уши. Но это не все.

Волокно может определять, откуда идет звук с точностью до 1 градуса на расстоянии 3 метров и отслеживать сердцебиение человека. При этом ткань из волокна можно изготовить на стандартном ткацком станке, она получается легкой (легче джинсовой ткани, но плотнее классической рубашки) и прочной (ее можно стирать в машине), пишет CNet.

«Результаты этого исследования предлагают совершенно новый способ для тканей слушать наше тело и окружающую среду», — сказал Йоэль Финк, исследователь из Массачусетского технологического института и соавтор исследования.