《自然》雜志：這種面料可以聽到你的心跳

有一天，我們的衣服可能會竊聽我們生活的音軌，捕捉我們周圍和內(nèi)心的噪音。

一種新的纖維充當麥克風——拾取說話、沙沙作響的樹葉和啁啾的鳥兒——并將這些聲學信號轉(zhuǎn)化為電信號。研究人員在 3 月 16 日發(fā)表在《自然》雜志上的報告稱，這種材料編織成織物后，甚至可以聽到拍手聲和微弱的聲音，例如佩戴者的心跳聲。這種織物可以提供一種舒適、非侵入性甚至時尚的方式來監(jiān)測身體功能或幫助聽力。

聲學織物可能已經(jīng)存在了數(shù)百年，但它們被用來抑制聲音，新加坡南洋理工大學的材料科學家 Wei Yan 說。作為麥克風的織物是“完全不同的概念”，在麻省理工學院從事織物研究的嚴說。

Yan 和他的同事們受到了人類耳膜的啟發(fā)。聲波在鼓膜中引起振動，由耳蝸轉(zhuǎn)換為電信號。 “事實證明，這個耳膜是由纖維制成的，”麻省理工學院的材料科學家Yoel Fink 說。在鼓膜的內(nèi)層，膠原纖維從中心向外輻射，而其他的則形成同心環(huán)。芬克說，縱橫交錯的纖維在聽覺方面發(fā)揮作用，看起來與人們編織的織物相似。

類似于耳膜中發(fā)生的事情，聲音以納米級振動織物。在這種新面料中，棉纖維和其他一種叫做Twaron的有點硬的材料可以有效地將傳入的聲音轉(zhuǎn)換為振動。與這些線一起編織的是包含壓電材料混合物的單纖維，當受壓或彎曲時會產(chǎn)生電壓（ SN：8/22/17 ）。含壓電纖維的屈曲和彎曲會產(chǎn)生電信號，這些電信號可以通過微型電路板發(fā)送到讀取和記錄電壓的設(shè)備。

研究小組報告說，織物麥克風對從安靜的圖書館到擁擠的交通等一系列噪音水平都很敏感，盡管它正在繼續(xù)研究需要什么信號處理來將目標聲音與環(huán)境噪音分開。 Yan 說，這種聲音感應面料融入服裝，感覺就像普通面料一樣。洗了 10 次后，它仍然可以用作麥克風。

編織成織物的特殊纖維（如圖，中心）在彎曲或彎曲時會產(chǎn)生電信號，將整個材料變成麥克風。芬克實驗室/麻省理工學院、伊麗莎白·梅克勒約翰/RISD、格雷格·赫倫

未參與這項工作的蘇格蘭愛丁堡鄉(xiāng)村學院的材料科學家 Vijay Thakur 表示，壓電材料在從觀察身體功能到監(jiān)測飛機材料完整性等應用方面具有“巨大潛力”。它們甚至被提議用于發(fā)電，但他說，許多用途受到它們產(chǎn)生的微小電壓的限制（ SN：10/1/15 ）。在這種織物中制造纖維的方式——將壓電材料的混合物夾在其他組件之間，包括柔性、有彈性的外部材料——將振動的能量集中到壓電層中，從而增強它產(chǎn)生的信號。

作為概念驗證，該團隊將這種面料融入襯衫中，它可以像聽診器一樣聽到佩戴者的心臟。 Thakur 說，使用這種方式，織物麥克風可以聽到雜音，并且有朝一日能夠提供類似于超聲心動圖（心臟超聲）的信息。他說，如果它作為一種監(jiān)測和診斷工具被證明是有效的，那么有朝一日，將這種麥克風放入衣服中可能會讓醫(yī)生更容易追蹤難以保持靜止不動的幼兒的心臟狀況。

該團隊還預計織物麥克風可以幫助聽力和交流。該團隊制作的另一件襯衫背面有兩條間隔開的壓電纖維。根據(jù)每根纖維接收聲音的時間，這件襯衫可用于檢測拍手的方向。當連接到電源時，織物麥克風可以作為揚聲器發(fā)出聲音。

“在過去的 20 年里，我們一直在嘗試引入一種新的面料思考方式，”Fink 說。除了提供美麗和溫暖之外，織物還可以幫助解決技術(shù)問題。也許，芬克說，它們也可以美化技術(shù)。