近日，麻省理工学院（MIT）的工程师与罗德岛设计学院合作，研发出一种新型声学“毛衣”“织物”，这种织物材料不仅可以像麦克风一样“听到”声音，还可以像扬声器一样“发送”声音。从安静的图书馆到繁忙的交通噪音，声学织物可以捕获这些分贝范围内的声音并能够精确定位拍手等声音的方向。当这种材料被编织到衬衫的衬里时，它还可以检测到穿着者心跳的细微信号。这项成果的详细介绍发表在最新一期的《自然》杂志。该论文的第一作者、麻省理工学院博士后（现为新加坡南洋理工大学助理教授）魏岩表示，这项研究的结果对提供一种新的方式来聆听我们的身体和周围环境，这将产生许多超自然现象。难以想象的应用。“穿上声学服装，你可以接听电话，通过它与他人交流。此外，这种面料还可以与人体皮肤接触，让穿着者能够舒适、连续、实时、实时地监测自己的心脏和呼吸。”芬克说：“长期的方式。情况，”芬克说。受人耳启发的声学材料传统织物，通常用于抑制或阻挡声音。例如，音乐厅的隔音层，以及我们生活中的地毯。但麻省理工学院的研究团队多年来一直致力于重塑织物的传统作用。他们专注于扩展材料的特性，例如使织物更具功能性。这次在寻找声音感应织物的方法时，人类的“听觉原理”耳朵给了研究人员很大的启发。声音实际上是一种通过空气传播的压力波。当这些声波到达我们的耳朵时，鼓膜这个极其敏感复杂的三维器官将声音转换为压力波转化为机械振动，然后通过听小骨进入内耳，耳蜗将这些振动波转化为大脑可以感知和处理的东西。电信号。虽然有些声音小到我们平时无法察觉，但它们会引起相应的振动，但有时这种振动是纳米级的。为了捕捉这些不易察觉的振动信号，受人类听觉系统的启发，该团队试图打造一种柔软、耐用、舒适且能够感知声音的织物“耳朵”。（来源：Nature）为此，他们发现织物必须结合坚硬或“高模量”纤维才能有效地将声波转化为振动；在此过程中产生电输出的特殊纤维。考虑到这些先决条件，该团队开发了一种称为预成型件的分层材料块，由压电层和响应声振动的增强材料组件制成。由此产生的预制材料块，大约有记号笔那么大，被加热并拉成40米长的纤维，就像软糖一样。事实上，这些纤维是由一种“压电”材料制成的，这种材料在弯曲或机械变形时会产生电信号，从而使织物能够将声音振动转化为电信号。而当这种柔韧的纤维织成织物时，它还可以像海洋中的海藻一样与织物一起任意弯曲。不仅能听到，还能发出声音为了测试声学纤维的灵敏度，研究人员将声学纤维连接到悬浮的聚酯薄膜上，然后使用激光测量薄片的振动-从而测量纤维-响应播放的声音通过附近的扬声器。虽然声音的分贝水平在安静的图书馆和繁忙的道路交通之间有所不同，但声学纤维会相应地振动并产生与正在播放的声音成比例的电流。“这表明薄膜上声学纤维的性能可与手持式麦克风相媲美，”该研究的作者之一、麻省理工学院化学工程系的GraceNoel说。接下来，研究团队将特制的声学纤维与传统纱线编织在一起，制成可悬垂、可机洗的织物。研究人员说，这种合成织物感觉就像一件轻便的夹克，比牛仔布轻，但比正装衬衫重。然后，研究人员将一块织物缝在衬衫的内侧，并通过在与衬衫成不同角度站立时拍手来测试织物对定向声音感知的敏感度。结果表明，该织物能够在3米的距离内检测到1度以内的声角。研究人员认为，这种可以定向感知声音的感官织物可以帮助听力受损的人在嘈杂的环境中听到外界的声音。（来源：麻省理工学院）此外，该团队还在衬衫的内衬上缝了一根纤维，大约在胸部上方，发现这种声学材料能够准确检测健康志愿者的心跳，以及心跳特征的细微变化.除了监测心跳，研究人员认为，将声学面料融入孕妇装也有助于监测胎儿心跳。更有趣的是，研究人员提出了一个新的想法。如果将声学纤维的功能反过来，不再作为声音探测器，而是作为扬声器，会产生怎样的效果呢？为此，研究人员首先记录了一段口语，并将录音以施加电压的形式馈送到声学纤维，结果发现声学纤维可以将电信号转化为可听见的振动，然后再用另一根声学纤维作为“耳朵”，它成功地检测到声学纤维发出的声音振动。除了可穿戴助听器、可以用声音交流的服装、可以追踪生命体征的服装，团队还看到了更多的应用。“它可以与航天器服装集成以监测太空尘埃，或者嵌入建筑物中以检测裂缝或应变，”Yan建议。“它甚至可以被编织成一个智能网络来监测海洋中的鱼类。可见，声学纤维正在打开一个巨大的机会。”
