Nature：用衣服当麦克风？新材料可检测枪声方向，还能监测胎儿心跳

大数据文摘出品

玩过FPS游戏的应该都有听声辩位的能力吧？

枪声和脚步声，那可是判断敌人方向法宝，关键是，现实中在混乱的环境中，别说听脚步声了，听到枪声估计也只是被吓一跳，根本不知道从哪过来的。

如果有这么一件衣服，可以帮你判断枪声的方向，那对于执行任务的“真·反恐精英”来说，应该就很有用处了。

麻省理工学院的材料科学家就开发了这么一种新材料，这种新材料是一种由单纤维构成的声音传感器，它可以将织物变成麦克风和扬声器，用于双向通信、探测枪声方向，甚至能够监测怀孕期间胎儿的心跳。

这个3月16日发布在了《自然》杂志上。

论文题目：

Single fibre enables acoustic fabrics via nanometre-scale vibrations

论文地址：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04476-9

可以检测3米外的拍手声

现在，电池、电路、显示器和其他设备越来越多地以织物的形式出现，从而产生了越来越强大的电子纺织品。

麻省理工学院的材料科学家和电气工程师、该项研究的资深作者约尔·芬克的一项新的研究出了一种新型传感器，这种新型传感器由一种压电纤维组成，即能够将振动转化为电能，反之亦然。

这种吸声纤维被嵌入织物中，织物由一种相对柔软的棉纱和一种大致与凯夫拉尔纤维一样硬度的纱线组成，这项新的研究实际上是利用织物的声纤维编织，以帮助传感器检测空气中的声音，这一策略的灵感来自于人耳的复杂结构。

以往，声纤维在空气中的灵敏度较低，所以，织物通常可以消音ーー例如，地毯通常可以帮助家庭消音，但是这种新型材料却反其道而行之，约尔·芬克解释说：“人类的耳朵有一层薄薄的组织，叫做耳膜或鼓膜。声波使耳鼓振动，耳内的感觉器官将这些振动转换成神经信号……同样的道理，织物中较硬的纱线也会因为相对较弱的声波(比如人类的语言)而振动，然后声纤维将这些振动转化为电信号。”

这种吸声纤维被包裹在橡胶状的塑料包层中。芬克说，这不仅使纤维具有柔韧性，提高耐磨性并保护它使其可机洗，而且包层还集中振动到纤维上，使其对声音更加敏感。

在实验中，织物在距离3米远的地方能够探测到拍手声音。芬克说，这表明这种声纤维可以用来帮助检测枪声的方向，“或者帮助助听器使用者专注于他们想听到的特定方向。”

加大电压，甚至可以听到胎儿心跳，未来大有用处

当施加电压时，声纤维也可作为声学扬声器。

这表明，它可能有助于研制出既能听到声音又能发出声音的服装。“你也可以想象这种纤维在噪音消除方面的应用，比如噪音消除婴儿床，所以当婴儿床外面有噪音时，它在婴儿床内保持相对安静。”芬克说。

当研究人员将声纤维缝在衬衫内衬上时，他们发现声纤维可以准确地探测到一个健康志愿者的心跳，以及其声音的细微变化。这表明它可以用于非侵入性监测生命体征，包括胎儿心跳。

 

这种声纤维的用途远不止于人机互动。例如，科学家们注意到，它可以与航天器外壳集成，以倾听太空尘埃落下的声音，嵌入建筑物，以听到裂缝或绷紧的声音，或织成网，以跟踪海洋中的鱼。

“下一个计算环境将是织物，”芬克说，“我们更广泛的任务是实现织物计算机。”

芬克教授常年专注于研究多材料多功能纤维和纤维组件的理论，设计，制造和表征，包括可编程的纤维材料、柔性纤维电池等，这些多材料纤维的长度范围从纳米到几公里不等，展现了对材料的性能和功能前所未有的控制。

相关报道：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04476-9

https://dmse.mit.edu/people/yoel-fink

https://spectrum.ieee.org/e-textiles-acoustic-fiber

点「在看」的人都变好看了哦！