2022年03月19日 07:00 新浪科技綜合 想象這樣的場景:你穿在身上的衣服,不僅能替你在嘈雜環境中辨別聲音來源,還能記錄你的每一次心跳。 這樣「長耳朵」的衣服聽上去相當科幻,但在本周的一篇《自然》論文中,來自MIT等機構的科學家讓科幻成真了。 其實,用衣服「聽」聲音在理論上並不奇怪。 包括你正穿著的衣服在內,所有織物都能因聲音而振動。 但問題是,這種振動的幅度只有納米尺度,我們該如何捕捉這些難以察覺的信號? 對這項研究的作者來說,給予他們靈感的是我們的耳朵。 當聲波到達人耳時,耳膜中有一個纖維層,可以將聲波轉化為機械振動;隨後,機械振動通過聽骨進入內耳,在這裏耳蝸將振動轉化為電信號,最終通過神經元進入大腦。 同樣,這項研究要做的也是打造一款能將聲波最終轉化為電信號的織物。 在他們的設計中,這款纖維的核心是一種壓電材料:發生彎曲或機械形變時,壓電材料能產生電信號,從而將聲音振動轉化為電信號。 具體來說,這種纖維包含了壓電性的聚合物基底,以及壓電材料鈦酸鋇陶瓷顆粒。 隨後,研究團隊使用熱拉法,在高溫下將整個纖維拉長,從而賦予材料最強的壓電性質。 從纖維到織布,研究團隊並不需要直接將這些纖維編織成完整的布料。 他們只需要將一根壓電纖維編織到普通的紗線上,就可以制造出足夠靈敏、能夠「聽」聲的織物。 這種織物能捕捉的最小音量為40分貝,相當於安靜的圖書館環境。 此外,這款材料可以機洗,並且垂懸性高、易於成型,這些特征都為打造可穿戴的裝置奠定了基礎。 那麼,基於這種材料打造的衣服有什麼作用呢?研究團隊將這種壓電織物編織進襯衫貼著皮膚的一層,這樣當周圍有人在拍手時,襯衫就能辨別出聲音來源的方向。 在3米外,這款織物可以探測聲音來源的角度,誤差在1°以內。 因此,這項技術有望幫助聽力受損的人在嘈雜環境中定位,從而更精准地傾聽。 這種織物的另一個神奇應用是,其打造的衣服可以實時監測使用者的心跳,以及第一心音和第二心音的輕微波動。 此外,這種材料還有望用於監測孕婦的胎心。 論文第一作者,現任職於新加坡南洋理工大學的Wei Yan教授表示:「穿著這件聲學服裝,你可以通過它來打電話並與他人交流。 此外,穿著者的皮膚幾乎感覺不到這種材料,因此可以長期舒適地實時監測心跳和呼吸條件。 」 除了這些場景,研究人員相信,這款材料還有更廣闊的應用空間。 例如,植入宇航服中,用於聆聽太空塵埃的位置;嵌入建築物,探測裂縫和應力疲勞的風險。 「這項研究提供了一種全新的途徑,使得織物可以聆聽我們的身體及周圍環境。 」論文通訊作者,MIT教授Yoel Fink表示。 參考資料: Yan, W。 , Noel, G。 , Loke, G。 et al。 Single fibre enables acoustic fabrics via nanometre-scale vibrations。 Nature (2022)。 https://doi.org/10.1038/s41586-022-04476-9 A fabric that 「hears」 your heartbeat。 Retrieved Mar 17th, 2022 from https://www.eurekalert.org/news-releases/946234 《一條纖維,如何讓科幻成真》完,請繼續朗讀精采文章。 喜歡 科學報 cn-n.net,請記得按讚、收藏及分享。
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一條纖維,如何讓科幻成真
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