Ein Team vom MIT und der Rhode Island School of Design hat ein akustisches Gewebe entwickelt, das wie ein Mikrofon funktioniert und Schall in mechanische Schwingungen umwandelt, bevor er sie in elektrische Signale überträgt, genau wie unsere Ohren.
Alle Gewebe vibrieren als Reaktion auf Schall, selbst wenn diese Vibrationen im Nanobereich liegen und daher zu klein sind, um wahrgenommen zu werden. Um diese subtilen Signale zu erfassen, entwickelten die Forscher eine flexible Faser, die sich wie Algen auf der Meeresoberfläche mit Stoff biegt, wenn sie sich mit ihm verschlingt.
Das Material wandelt Schallwellen durch einen „piezoelektrischen“ Prozess in elektrische Signale um: Es kann laute Geräusche zwischen der stillen Bibliothek und dem Stadtverkehr einfangen und deren Richtung bestimmen. Der akustische Stoff hat auch die Fähigkeit, die Merkmale des Herzschlags des Trägers zu erkennen und wiederum Töne zu erzeugen.
Mögliche Anwendungen
Die Studie über das Gerät wurde am veröffentlicht Natur. Der Hauptautor Wei Yan sieht viele Einsatzmöglichkeiten für Akustikstoff.
Sie können sich mit einem akustischen Kleidungsstück unterhalten, um Anrufe anzunehmen und mit anderen zu interagieren. Darüber hinaus können mit diesem Gewebe Herz- und Atemprobleme in Echtzeit, kontinuierlich und langfristig überwacht werden.
Forscher sagen voraus, dass ein Stoff mit gerichtetem Schallsensor hörgeschädigten Menschen helfen könnte, sich in einer lauten Umgebung auf einen Lautsprecher einzustellen. Akustisches Gewebe kann in Umstandskleidung eingearbeitet werden, um die Überwachung des fötalen Herzschlags eines Babys zu unterstützen.
Dennoch könnte es sogar in Gebäude integriert werden, um Risse und Verwerfungen zu „hören“. Die Grenzen sind riesig.
Klangschichtung
Der Stoff wird seit langem verwendet, um den Schall zu dämpfen oder zu dämpfen: Denken Sie an den Teppich in unseren Häusern oder die Paneele zur Schalldämmung der Räume. Das MIT-Team arbeitet seit Jahren daran, Stoffen Funktionen hinzuzufügen, indem es die Eigenschaften der Materialien verbessert. In diesem Fall wurden sie von einem unglaublichen Instrument inspiriert: dem menschlichen Ohr.
Im Ohr werden die Schallwellen der Außenwelt in Schwingungen und elektrische Signale umgewandelt. Wenn diese Wellen unser Ohr erreichen, in einem außerordentlich empfindlichen und komplexen dreidimensionalen Organ genannt Pauke, werden durch eine kreisförmige Faserschicht in mechanische Schwingungen übersetzt. Die Schwingungen werden dann von kleinen Knochen aufgefangen und zum Innenohr transportiert, wo die Schnecke wandelt die Wellen in elektrische Signale um, die vom Gehirn erkannt und interpretiert werden.
Das Team wollte ein weiches, strapazierfähiges, komfortables und klangstarkes „Ohr“ bauen. Seine Studie ergab, dass ein solches Akustikgewebe steife oder „High Modulus“-Fasern benötigt hätte, um Schallwellen effektiv in Vibrationen umzuwandeln.
Nach diesen Richtlinien baute das Team einen ersten Materialblock, der aus einer piezoelektrischen Schicht und anderen Elementen bestand, die die Vibrationen als Reaktion auf Schallwellen erhöhen. Der Block in der Größe eines dicken Markers wurde dann erhitzt und in dünne und sehr lange Fasern (etwa 40 Meter) „ausgefranst“. Ein neuer intelligenter Stoff.
Hören Sie gut zu
Wissenschaftler testeten die Schallempfindlichkeit der Faser, indem sie sie an einer Folie befestigten Mylar von der Decke hängen. Sie verwendeten einen Laser, um die Vibration des Blechs und folglich der Faser als Reaktion auf Geräusche eines nahe gelegenen Lautsprechers zu bewerten.
Die Leistung der Faser auf der Membran war vergleichbar mit der eines Handmikrofons.
Als nächstes verwebte das Team die Faser mit herkömmlichen Garnen, um drapierbare, maschinenwaschbare Stoffbahnen herzustellen.
„Es sieht fast aus wie eine leichte Jacke, leichter als Jeans, aber schwerer als ein Hemd“, sagt die Co-Autorin Elisabeth Meiklejohn, der den Akustikstoff mit einem handelsüblichen Webstuhl gesponnen hat.
Diese Studie bietet einen völlig neuen Ansatz für Textilien, um auf unseren Körper und die Welt um uns herum zu hören.
