Cercetătorii au dezvoltat un nou tip de țesătură, care poate detecta bătăile inimii, bătăile din palme sau chiar sunete slabe. Aceasta ar putea fi utilizată pentru a crea tehnologii purtabile, integrate în îmbrăcăminte.
Materialul este rezultatul colaborării dintre cercetătorii din cadrul Institutului de Tehnologie din Massachusetts și cei din cadrul Școlii de Design din Rhode Island.
Deși fiecare material vibrează la sunete audibile, în mod normal, aceste vibrații sunt la un nivel de ordinul nanometrilor. Pentru a capta aceste semnale minuscule, cercetătorii au dezvoltat o fibră flexibilă care, atunci când este țesută într-un material, vibrează odată cu el.
Cercetătorii au folosit un material piezoelectric. Aceasta înseamnă că țesătura poate genera o sarcină electrică ca răspuns la mișcare (sau, în acest caz, un individ care se mișcă în timp ce poartă materialul). Astfel, a fost creată o modalitate prin care materialul poate converti sunetele în semnale care pot fi urmărite sau care pot activa un dispozitiv.
„Cu ajutorul unui articol vestimentar acustic ați putea răspunde la apeluri telefonice și comunica cu alții. În plus, această țesătură poate interacționa imperceptibil cu pielea umană, permițând purtătorilor să-și monitorizeze starea inimii și ciclurile respiratorii într-o manieră confortabilă, continuă, în timp real și pe termen lung”, a declarat Wei Yan, autorul principal, care, în prezent, este profesor asistent în cadrul Universității Tehnologice Nanyang din Singapore.
Pentru a crea această tehnologie, echipa a avut ca model urechea umană. Sunetul se deplasează prin aer sub formă de valuri de presiune foarte ușoare. Atunci când aceste unde lovesc urechea, timpanul folosește un strat circular de fibre pentru a traduce undele de presiune în vibrații. Aceste vibrații sunt transformate în semnale electrice care pot fi trimise către creier.
Echipa a dorit să creeze o țesătură care să acționeze precum urechea și care să fie moale, durabilă, confortabilă și capabilă să detecteze sunetul. Aceștia folosit o țesătură cu fibre rigide pentru a converti undele sonore în vibrații. Pentru a produce o sarcină electrică, acestea trebuiau să se deformeze odată cu țesătura pentru a produce o sarcină electrică.
Cercetătorii au creat un bloc stratificat folosind un strat piezoelectric, precum și materiale care sporesc vibrațiile materialului ca răspuns la undele sonore. Acest lucru a condus la dezvoltarea unui material de grosimea unui marker, care a fost încălzit și întins în fibre subțiri și cu o lungime de 40 de metri.
Acest nou material a fost atașat pe o foaie și testat cu un laser. Cercetătorii au măsurat vibrația foii ca răspuns la un difuzor care a redat un sunet în apropiere. Sunetul a avut diferite niveluri de volum, iar foaia a generat un curent electric proporțional.
După aceea, echipa a țesut materialul în fire convenționale pentru a produce panouri din țesături drapabile, lavabile la mașină. Ei au testat capacitatea țesăturii cu ajutorul unor bătăi din palme la diferite distanțe. Răspunsul obținut a fost proporțional cu distanța dintre material și originea sunetului.
„Acest lucru arată că performanța fibrei este comparabilă cu un microfon ținut în mână. Materialul a reușit să detecteze unghiul sunetului cu o precizie de până la un grad și pe o distanță de trei metri”, a declarat co-autorul Grace Noel.
De asemenea, echipa de cercetare a obținut rezultate foarte bune atunci cât au atașat fibrele la o cămașă, în zona pieptului. Materialul putea detecta cu acuratețe bătăile inimii ale unui voluntar sănătos.
Cercetătorii sunt de părere că tehnologia ar putea fi utilă în mai multe domenii, inclusiv pentru măsurarea bătăilor inimii și bunăstarea copilului din pântecul unei femei însărcinate, precum și pentru ajutarea orbilor cu zgomote direcționale.
„Materialul poate fi integrat în fuzelajul unei nave spațiale pentru a asculta acumularea de praf spațial sau încorporat în clădiri pentru a detecta fisuri sau tensiuni. De asemenea, acesta poate fi chiar țesut într-o plasă inteligentă pentru a monitoriza peștii din ocean. Posibilitățile sunt infinite”, a declarat Yan.