Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT)и Школы дизайна Род-Айленда создали тканевый микрофон, который может хорошо гармонировать с одеждой, сохраняя при этом модный стиль. Об этом сообщает портал Popular Science (PopSci). Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Созданный MIT буквально из цельного куска ткани микрофон способен обнаруживать и передавать звуковые волны, а затем преобразовывать их в электрические сигналы прямо внутри самой ткани. При этом, хотя сама ткань имеет некоторые свойства передавать звуковые и электрические сигналы, в конечном итоге для обработки этих сигналов требуется внешнее оборудование.
Основные моменты и выводы исследования ученых MIT опубликованы в журнале Nature. Автор научной публикации Йоэль Финк, ученый-материаловед и инженер-электрик из Массачусетского технологического института, считает, что носимый микрофон можно использовать также в качестве датчиков для исследования внутреннего звукового ландшафта нашего тела, что может иметь большое значение для мониторинга состояния здоровья.
Команда Финка разработала ткань, которая может улавливать и модулировать звуковые волны во многом так же, как это способны делать человеческие ушные мембраны. В то время как большинство тканей глушат звук (и это их свойство часто применяется для звукоизоляции), исследователи создали материал, который улавливает даже бесконечно малые акустические вибрации и сохраняет их.
Ключом всей разработки является нить, пронизанная пьезоэлектрическим полимером и наночастицами. Оба эти материала могут генерировать электрический заряд при деформации, например, под воздействием вибраций окружающей среды. Звуковые волны заставляют эти пьезоэлектрические компоненты вибрировать и производить электрический импульс. Слои электропроводящего полимера и медных микропроводов, встроенных в нить, переносят этот электрический ток по длине нити для дальнейшего считывания сигнала.
Все задействованные волокна заключены в жесткую резиновую оболочку, которая концентрирует вибрации на пьезоэлектрическом центре нити и повышает чувствительность нити к звуку. Сама нить – примерно в десять раз толще человеческого волоса.
Исследователи сплели это волокно в ткань, превратив ее в одну гигантскую барабанную перепонку. Финк считает, что одной встроенной в обычную ткань нити длиной около 10 см достаточно, чтобы превратить одежду в полноценное «подслушивающее устройство». При этом разработанная исследователями ткань пригодна для носки и машинной стирки.
Сшивая такую ткань с футболками, исследователи продемонстрировали несколько вариантов применения своего материала. Одежда могла различать звуки шелеста листьев, щебетания птиц и хлопков в ладоши. Эксперименты показали, что ткань достаточно чувствительна, чтобы отмечать направление сделанного хлопка. Одновременно ткань также могла передавать звук, который люди-носители могли слышать без посторонней помощи и прямо из самой одежды.
В перспективе подобный тканевый материал может работать как накожный стетоскоп. Располагаясь на груди, ткань способна прослушивать сердечные сигналы, которые потенциально могут передавать значимую информацию о здоровье владельца. Финк представляет себе будущее, в котором такую одежду можно будет использовать также для наблюдения за здоровьем плода у будущих матерей.
Исследование является одним из шагов к созданию компьютерных устройств на тканевой основе, что является давней целью Финка. Помимо эмуляции звуковой подсистемы, для «компьютера на ткани» он надеется сделать возможными и другие цифровые операции, такие как хранение информации и обработка сигналов.
По его словам, портативные компьютеры не обязательно должны быть плоскими отдельными устройствами, как нынешние телефоны и планшеты, – они могут со временем стать лишь небольшим естественным элементом повседневной одежды. «Мы уже очень близко подходим к тому, чтобы компьютеры делались в виде тканей», – говорит Финк.