《自然》雜志：這種面料可以聽到你的心跳

有一天，我們的衣服可能會(huì)竊聽我們生活的音軌，捕捉我們周圍和內(nèi)心的噪音。

一種新的纖維充當(dāng)麥克風(fēng)——拾取說話、沙沙作響的樹葉和啁啾的鳥兒——并將這些聲學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。研究人員在 3 月 16 日發(fā)表在《自然》雜志上的報(bào)告稱，這種材料編織成織物后，甚至可以聽到拍手聲和微弱的聲音，例如佩戴者的心跳聲。這種織物可以提供一種舒適、非侵入性甚至?xí)r尚的方式來監(jiān)測(cè)身體功能或幫助聽力。

聲學(xué)織物可能已經(jīng)存在了數(shù)百年，但它們被用來抑制聲音，新加坡南洋理工大學(xué)的材料科學(xué)家 Wei Yan 說。作為麥克風(fēng)的織物是“完全不同的概念”，在麻省理工學(xué)院從事織物研究的嚴(yán)說。

Yan 和他的同事們受到了人類耳膜的啟發(fā)。聲波在鼓膜中引起振動(dòng)，由耳蝸轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。 “事實(shí)證明，這個(gè)耳膜是由纖維制成的，”麻省理工學(xué)院的材料科學(xué)家Yoel Fink 說。在鼓膜的內(nèi)層，膠原纖維從中心向外輻射，而其他的則形成同心環(huán)。芬克說，縱橫交錯(cuò)的纖維在聽覺方面發(fā)揮作用，看起來與人們編織的織物相似。

類似于耳膜中發(fā)生的事情，聲音以納米級(jí)振動(dòng)織物。在這種新面料中，棉纖維和其他一種叫做Twaron的有點(diǎn)硬的材料可以有效地將傳入的聲音轉(zhuǎn)換為振動(dòng)。與這些線一起編織的是包含壓電材料混合物的單纖維，當(dāng)受壓或彎曲時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓（ SN：8/22/17 ）。含壓電纖維的屈曲和彎曲會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)，這些電信號(hào)可以通過微型電路板發(fā)送到讀取和記錄電壓的設(shè)備。

研究小組報(bào)告說，織物麥克風(fēng)對(duì)從安靜的圖書館到擁擠的交通等一系列噪音水平都很敏感，盡管它正在繼續(xù)研究需要什么信號(hào)處理來將目標(biāo)聲音與環(huán)境噪音分開。 Yan 說，這種聲音感應(yīng)面料融入服裝，感覺就像普通面料一樣。洗了 10 次后，它仍然可以用作麥克風(fēng)。

編織成織物的特殊纖維（如圖，中心）在彎曲或彎曲時(shí)會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)，將整個(gè)材料變成麥克風(fēng)。芬克實(shí)驗(yàn)室/麻省理工學(xué)院、伊麗莎白·梅克勒約翰/RISD、格雷格·赫倫

未參與這項(xiàng)工作的蘇格蘭愛丁堡鄉(xiāng)村學(xué)院的材料科學(xué)家 Vijay Thakur 表示，壓電材料在從觀察身體功能到監(jiān)測(cè)飛機(jī)材料完整性等應(yīng)用方面具有“巨大潛力”。它們甚至被提議用于發(fā)電，但他說，許多用途受到它們產(chǎn)生的微小電壓的限制（ SN：10/1/15 ）。在這種織物中制造纖維的方式——將壓電材料的混合物夾在其他組件之間，包括柔性、有彈性的外部材料——將振動(dòng)的能量集中到壓電層中，從而增強(qiáng)它產(chǎn)生的信號(hào)。

作為概念驗(yàn)證，該團(tuán)隊(duì)將這種面料融入襯衫中，它可以像聽診器一樣聽到佩戴者的心臟。 Thakur 說，使用這種方式，織物麥克風(fēng)可以聽到雜音，并且有朝一日能夠提供類似于超聲心動(dòng)圖（心臟超聲）的信息。他說，如果它作為一種監(jiān)測(cè)和診斷工具被證明是有效的，那么有朝一日，將這種麥克風(fēng)放入衣服中可能會(huì)讓醫(yī)生更容易追蹤難以保持靜止不動(dòng)的幼兒的心臟狀況。

該團(tuán)隊(duì)還預(yù)計(jì)織物麥克風(fēng)可以幫助聽力和交流。該團(tuán)隊(duì)制作的另一件襯衫背面有兩條間隔開的壓電纖維。根據(jù)每根纖維接收聲音的時(shí)間，這件襯衫可用于檢測(cè)拍手的方向。當(dāng)連接到電源時(shí)，織物麥克風(fēng)可以作為揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。

“在過去的 20 年里，我們一直在嘗試引入一種新的面料思考方式，”Fink 說。除了提供美麗和溫暖之外，織物還可以幫助解決技術(shù)問題。也許，芬克說，它們也可以美化技術(shù)。