原標題:這件衣服能自己接電話,還能聽你聽不見的聲音
如果現(xiàn)在讓你做一個打電話的手勢,你會怎么做?是像這樣
比個「六」?還是像這樣
舉起整個手掌?
▲ 圖片來自:Daily Mail
有人說,這個手勢會暴露你的年齡,其實這也是技術(shù)帶來的時代變遷,在不同代際的人身上刻下的「烙印」,或許以后再說起打電話的手勢,有的人會選擇摸摸自己身上的衣服。
MIT(麻省理工學(xué)院)的 Fink 實驗室里,研究團隊開發(fā)了一種可以監(jiān)測并發(fā)出聲音的「聲學(xué)織物」。并以 Wei Yan 為主要作者將研究發(fā)表在《Nature》(《自然》)雜志上。
以后,你甚至用衣服就能打電話了。
當(dāng)然,好玩的地方還不僅于此。
▲ 圖片來自:麻省理工學(xué)院 Fink 實驗室
「聲學(xué)織物」是什么?
劉慈欣的短篇小說《鄉(xiāng)村教師》中有這樣一段描寫:
「那么,他們的個體相互之間的信息交流方式是什么?」
「極其原始,也十分罕見。他們身體內(nèi)有一種很薄的器官,這種器官在這個行星以氧氮為主的大氣中振動時可產(chǎn)生聲波,同時把要傳輸?shù)男畔⒄{(diào)制到聲波之中,接收方也用一種薄膜器官從聲波中接收信息。」
這里面提到的,就是人耳工作的過程。聲音在空氣中傳播時會引起振動,這就產(chǎn)生了聲波。這些波到達人類耳朵這個復(fù)雜的三維器官時,會引起鼓膜振動,隨后耳蝸會將它們轉(zhuǎn)換為大腦神經(jīng)能感知和處理的電信號。
▲ 圖片來自:Unsplash
麻省理工學(xué)院開發(fā)的「聲學(xué)織物」,正是從人耳工作方式中得到的啟發(fā)。
你試過戴帽子或用衣服蒙住頭嗎?回想一下那個時刻就會發(fā)現(xiàn),常見的織物都會抑制或降低聲音。其實,所有的織物都能因為聲音而振動,但有些納米級的振動實在是難以察覺,那怎么讓它們能「聽見」聲音?
▲ 圖片來自:Getty Images
研究人員決定把立體的耳朵「平面化」——織在衣服上。
把壓電層和能響應(yīng)聲波振動的增強材料組成分層材料塊,制成像記號筆大小的「預(yù)制件」,再把預(yù)制件利用熱拉伸拉長,拉長,再拉長…… 這種壓電材料就變成了 40 米長的纖維。
▲圖片來自:MIT News
這種特殊的壓電纖維具有柔性,在被編織的時候能像其他織物纖維一樣被彎曲。這種材料在彎曲或機械變形時會產(chǎn)生電信號,因此能將聲音振動轉(zhuǎn)換為電信號。
它能聽見什么?
從安靜的圖書館,到車水馬龍的熱鬧街道,無論是周圍環(huán)境里我們能感知到的聲音,還是人類通常難以察覺無法識別的信號,都能被這種「聲學(xué)織物」捕捉。
被捕捉的振動會被「聲學(xué)織物」轉(zhuǎn)為電信號,然后轉(zhuǎn)換成可記錄在設(shè)備上的電子數(shù)據(jù),也可以轉(zhuǎn)換成揚聲器釋放人們能聽到的振動。
▲ 圖片來自:Unsplash
為了解「聲學(xué)織物」的可使用范圍,研究人員進行了許多測試。
把「聲學(xué)織物」縫在襯衫的背面,在不同的角度拍手想看看它是否接收到聲音來自哪個方向。測試后發(fā)現(xiàn),這種織物在 3 米外的距離可檢測到的聲音角度在 1 度以內(nèi)(意思也就是它很靈敏),能確定諸如拍手之類的突然聲音的精確方向。
▲ 圖片來自:MIT News
將「聲學(xué)織物」縫在襯衫的內(nèi)襯上,通過覆蓋胸部區(qū)域的壓電纖維,它準確地監(jiān)測了穿上這件衣服的健康志愿者的心跳。
▲ 圖片來自:材料牛
除了能「聽到」聲音,「聲學(xué)織物」還能對聲音進行「反向操作」。把記錄的口語以施加電壓的形式將記錄傳送到壓電纖維上,就將電信號轉(zhuǎn)換為人們可聽見的振動。而其他「聲學(xué)織物」的纖維能夠檢測到這種振動,通過這種方式就能完成溝通和交流。
▲ 圖片來自:材料牛
從設(shè)計原理上和功能上看,「聲學(xué)織物」就像是耳朵與麥克風(fēng)的結(jié)合體,不僅能「聽到」聲音,還能「發(fā)出」聲音。研究人員也以這些依據(jù),開發(fā)并設(shè)想了許多功能。
比如,它能變成可穿戴助聽器,幫助聽力受損的人在嘈雜的環(huán)境中識別方向;又或者,「聲學(xué)織物」可以變成監(jiān)測儀,通過捕捉皮膚上的振動來持續(xù)實時監(jiān)測人們的心跳和呼吸頻率,甚至還能監(jiān)測到心音特征的細微變化。因此,除了監(jiān)測自己的心跳,它或許還能融入孕婦裝,幫助監(jiān)測胎兒的心跳。
▲ 圖片來自:Unsplash
既然通過壓電纖維可以進行交流,如果穿著由「聲學(xué)織物」做成的衣服,我們或許還可以通過它來接聽電話和與他人交流。
當(dāng)對電信號敏感的壓電材料被制成纖維織進衣服里,有人穿上了這樣的衣服,就相當(dāng)于多了一個聲音收發(fā)系統(tǒng),人們也就多了一種了解自己身體和周圍環(huán)境的新方式。
▲ 圖片來自:BuzzFeed
不僅如此,「聲學(xué)織物」可以集成到航天器表面檢測太空塵埃,可以編織成智能網(wǎng)來追蹤海洋中的魚類,還可以集成到建筑物中檢測裂縫。
總之,這種新型面料能有廣泛得以應(yīng)用的機會。
它真的能用嗎?
可能會有人會有這樣的疑問:看起來「高科技」的「聲學(xué)織物」,真的適合穿嗎?
研究人員將壓電纖維與傳統(tǒng)紗線編織在一起的面料,其實并不會變重,也不會在衣服上布滿高聳的金屬絲,感覺就像一件輕便的夾克,雖然比襯衫重,但比牛仔布要輕。
▲ 圖片來自:麻省理工學(xué)院 Fink 實驗室
而且,這種面料與人體皮膚接觸也不會產(chǎn)生不適。
更重要的是,它還可以機洗。是的,沒錯,它可以機洗。
柔軟、舒適且耐用的「聲學(xué)織物」,或許是可穿戴設(shè)備的又一種可能。那么你,想擁有這樣的「耳朵」嗎?
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