“声学织物”可以让你用衬衫接电话

Fink Lab MIT/Elizabeth Meiklejohn RISD/Greg Hren

可穿戴技术的应用现在已经远远超出了苹果手表和FitBits的范畴。科学家们将裤子、T恤衫和夹克衫重新想象了多种用途，发明了一种能够探测和产生声音的“声学织物”。

这种材料制成的衣服可以通过在我们的皮肤上拾取振动来持续实时监测我们的心脏或呼吸频率，为我们提供接听电话和通过我们的服装进行交流的选择，并可以作为一种助听器，帮助失聪者在嘈杂的环境中行走。

此外，新加坡南洋理工大学助理教授、近日发表在《自然》杂志上的一项关于这种织物研究的主要作者Wei Yan在一份声明中说：“这种织物还可以跟航天器的皮肤结合以倾听太空尘埃，或嵌入建筑物来检测裂缝或应变，它甚至还可以被编织成一张智能网来监测海洋中的鱼类。”

智能织物产品，如该团队的这款声学织物，是相对较新的工程项目，在过去几年中不断发展。例如，我们已经看到了诸如变色服装和能像人类皮肤一样“出汗”的材料的兴起。这些技术分别涉及智能手机应用程序兼容性和复杂微流控平台等创新技术。

以下是与声音相关的新材料的工作原理。

一种由压电材料制成的柔性纤维 —— 一种对电信号敏感的物质 —— 被编织在织物中。虽然我们穿的衣服可以接收到我们附近的声音振动，但我们无法真正感知到它们，因为隆隆声是在纳米尺度上运作的。而这正是该研究团队研发的纤维的作用。

它捕捉这些微小的振动，并将其转换为电信号，然后将其记录在设备上以备日后检查。研究人员表示，他们的设计灵感来自于人耳的工作方式，这涉及到类似的振动信号转换过程，不过需要额外的步骤来处理压力。

测试交互式服装

为了证明这一原则，研究小组将一件用这种特殊纤维织成的衣服暴露在一系列的声音振动中，比如安静的图书馆或拥挤的交通中。它成功地将人类无法识别的振动转化为适当的电信号。

这项研究的合著者、麻省理工学院的研究员Grace Noel在一份声明中说：“这表明膜上纤维的性能可跟手持式麦克风媲美。在另一方面，该团队还决定看看这种织物是否可以被反向设计，进而不仅可以检测声音振动并将其转换为可用的电气数据，还可以作为扬声器操作将电气数据转换回我们可以听到的振动。”

为此，研究人员记录了一串单词，并将录音输入到纤维中，与此同时还对其施加了电压功率。结果是，这款服装接收了电信号并以相反的方式进行了转换 —— 播放我们的耳朵可以检测到的声音振动。不过该团队并没有就此止步。

他们展开了更多的实验，以真正了解这种织物可以延伸到什么程度。其中两项尤为引人注目。

首先，研究人员将织物缝在衬衫背面，然后站在不同的位置拍手。这个想法是为了看看布面板是否能识别声音来自哪个方向。结果它做到了。Noel说道：“这种织物能够在3米远的地方探测到1度以内的声音角度。”

接下来，研究小组将一根纤维缝在衬衫的内衬上，覆盖胸部区域，并让一名健康的志愿者穿上这件衣服。正如所料，它准确地监测了志愿者的心跳。引人注目的是，该研究指出，几乎任何用这种纤维织成的织物都不会变得沉重或充满松软的电线。

该研究的合著者、罗德岛设计学院研究生Elizabeth Meiklejohn在一份声明中说：“它感觉就像一件轻薄的夹克——比牛仔布轻，但比衬衫重。”

更好的一点是：它可以机洗。

麻省理工学院研究员、该研究的合著者Yoel Fink说：“这项研究的成果为织物提供了一种倾听我们身体和周围环境的新方式。”