محققان پارچه شنوا ساختند

این پارچه می‌تواند انواع صداها و حتی جهت صداهای ناگهانی را تشخیص دهد

محققان پارچه شنوا ساختند

محققان پارچه‌ای ساخته‌اند که قابلیت شنوایی دارد و با این پارچه می‌توان لباس‌هایی دوخت که ضربان قلب فرد را تشخیص دهند. برای مثال، با این پارچه می‌توان پیراهنی درست کرد که شبیه میکروفن عمل می‌کند: صدا را به ارتعاش و سیگنال الکتریکی قابل ضبط تبدیل می‌کند و بر اساس اصولی مشابه گوش انسان عمل می‌کند.

این پارچه شنوا  قابلیت شنوایی بسیار دقیقی هم دارد یعنی می‌تواند انواع صداها را، از کتابخانه‌ای ساکت گرفته تا جاده‌ای شلوغ، بگیرد و حتی جهت صداهای ناگهانی را تشخیص دهد.

سازندگان این پارچه می‌گویند از آن می‌توان برای مقاصد زیادی استفاده کرد و از جمله می‌توان با آن لباس‌ دوخت و چنین لباس‌هایی می‌توانند ضربان قلب فرد را تشخیص دهند.

یت وان، نویسنده اصلی این پژوهش و ابداع‌کننده این فناوری در ام‌آی‌تی، می‌گوید: «با پوشیدن پوشاک صوتی، می‌توان از طریق آن‌ها صحبت کرد و به تماس‌های تلفنی پاسخ داد و با دیگران ارتباط برقرار کرد.»

«این پارچه شنوا  همچنین می‌تواند با پوست انسان تماس نامحسوس برقرار کنند و درنتیجه شخصی که لباسی از این پارچه به تن داشته باشد، قادر خواهد بود به‌راحتی و به‌طور مستمر، بی‌درنگ و در مدت‌های طولانی وضعیت قلبی و تنفسی خود را رصد کند.»

تمام منسوجات در واکنش به صدا دچار ارتعاش می‌شوند، اما این ارتعاش‌ها معمولا کوچک و نامحسوس‌اند. در کل، کارکرد اصلی منسوجات در برابر سروصدا خفه کردن صدا است و از قدیم در فضاهایی که حداقل‌سازی نشت یا پژواک صدا مورد نظر بوده است، نقش عایق ضد صدا را ایفا کرده‌اند.

اما در این پژوهش، تصویر دیگری از واکنش پارچه در برابر صدا ارائه شده است و محققان برای ساخت این پارچه از ماده‌ای استفاده کرده‌اند که تمام حرکات پارچه را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند‌ــ و با حرکات ناشی از صدا نیز همین کار را می‌تواند انجام دهد.

این پارچه شنوا  هنگام آزمایش توانست گستره وسیعی از صداها را جذب کند و متناسب با سروصدای اطراف به ارتعاش درآمد. گریس نوئل، یکی از نویسندگان این مقاله پژوهشی، می‌گوید: «این نشان می‌دهد عملکرد این الیاف روی پوست شبیه میکروفون دستی است.»

محققان سپس این پارچه صوتی را در بافت‌ منسوجات متعارف‌تر به کار گرفتند و توانستند پارچه‌ای تولید کنند که همانند منسوجات متعارف قابل استفاده و شست‌وشو باشد.

به گفته محققان، با چنین پارچه‌ای می‌توان پوشاکی مثل ژاکت‌های سبک تولید کرد که وزن آن در محدوده بین وزن پارچه جین و پیراهن قرار می‌گیرد.

این پارچه شنوا  وقتی در پوشاک هم به کار رفت‌ــ به پشت پیراهن دوخته شد‌ــ قادر به گرفتن صدای دست زدن افراد اطراف بود و توانست زاویه دست زدن را با دقت یک درجه از فاصله سه متری تشخیص دهد.

محققان مجموعه‌ای از گزینه‌های ممکن را برای کاربردهای عملی این پارچه پیشنهاد کرده‌اند: سمعک، پوشاک دارای قابلیت برقراری ارتباط، منسوجات دارای قابلیت ردگیری واکنش‌های بدن افرادی که لباس‌هایی از جنس آن‌ها پوشیده‌اند و همچنین امکانات دیگری که حتی فراتر از لباس‌های متعارف است.

یان گفت: «می‌توان این پارچه شنوا  را در روکش فضاپیماها گنجاند تا به صدای (انباشت) گردوغبارهای فضایی گوش بسپرد یا در ساختمان‌ها تعبیه کرد تا بروز ترک‌‌خوردگی یا کشیدگی را تشخیص دهد. حتی می‌توان با آن تورهای هوشمند بافت و برای رصد ماهی‌ها در اقیانوس به کار گرفت. این پارچه فرصت‌های فراوانی فراهم می‌کنند.»

پارچه ای که صداها را به سیگنال تبدیل می کند

طراحی پارچه‌ای در دانشکده طراحی رودآیلند که مانند میکروفون عمل کرده و صدا را ابتدا به ارتعاشات مکانیکی و سپس به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند

پارچه ای که صداها را به سیگنال تبدیل می کند

مهندسان موسسه فناوری ماساچوست در دانشکده طراحی رودآیلند پارچه ای طراحی کرده اند که مانند میکروفون عمل کرده و صدا را ابتدا به ارتعاشات مکانیکی و سپس به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند. پارچه آکوستیک جدید با الهام از گوش انسان، صداهای قابل شنیدن را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند.

همه پارچه‌ها در پاسخ به صداهای قابل شنیدن ارتعاش می‌کنند، اگرچه این ارتعاش‌ها در مقیاس نانومتر هستند، یعنی بسیار کوچک‌تر از آن‌که معمولاً قابل شنیدن باشند. دانشگاه MIT در بیانیه‌ای مطبوعاتی خود گفت، برای گرفتن این سیگنال های نامحسوس، محققان فیبر انعطاف‌پذیری ایجاد کردند که وقتی در پارچه بافته می‌شود، مانند جلبک دریایی روی سطح اقیانوس خم می‌شود.

این فیبر از یک ماده “پیزوالکتریک” طراحی شده است که هنگام خم شدن یا تغییر شکل مکانیکی سیگنال الکتریکی تولید می کند و وسیله ای برای پارچه جهت تبدیل ارتعاشات صوتی به سیگنال های الکتریکی فراهم می کند.

این پارچه می‌تواند صداهایی در دسی بل از یک کتابخانه آرام گرفته تا ترافیک سنگین جاده را ضبط کند و جهت دقیق صداهای ناگهانی مانند دست زدن را تعیین کند. وقتی پارچه در آستر پیراهن بافته می شود، می تواند ویژگی های ظریف ضربان قلب فرد را تشخیص دهد.

این الیاف همچنین می تواند برای تولید صدا، مانند ضبط کلمات گفتاری که پارچه دیگری می تواند آن ها را تشخیص دهد، ساخته شود. یکی از محققان که به توسعه فیبر به عنوان یک فوق دکترای MIT در این پروژه همکاری می کند استفاده های زیادی را برای پارچه هایی که به اصطلاح می توانند بشنوند متصور است.

یان که اکنون استادیار دانشگاه فناوری نانیانگ در سنگاپور است، گفت: «با پوشیدن لباس آکوستیک، ممکن است از طریق آن صحبت کنید تا به تماس‌های تلفنی پاسخ دهید و با دیگران ارتباط برقرار کنید. علاوه بر این، این پارچه می‌تواند به‌طور نامحسوس با پوست انسان ارتباط برقرار کند و به افراد این امکان را می‌دهد تا وضعیت قلب و تنفس خود را به‌طور مداوم و راحت، در زمان واقعی و طولانی‌مدت کنترل کنند.»

محققان این تیم عبارتند از: گریس نوئل، گابریل لوک، تورال خودیف، ژولیت ماریون، جولیانا چرستون، آتاروا ساهاسرابوده، ژوآو ویلبرت، ایرماندی ویکاسونو، و استادان جان جوآنوپولوس و یوئل فینک در MIT، با همکاری آنائیس میساکیان و دانشکده الیجوزا جزیره میساکیان. طراحی (RISD)، لی زو از دانشگاه کیس وسترن رزرو، چو ما از دانشگاه ویسکانسین در مدیسون، و رید هویت از موسسه تحقیقاتی ارتش ایالات متحده در زمینه پزشکی محیطی.

این تیم با الهام از سیستم شنوایی انسان، به دنبال ایجاد یک “گوش پارچه ای” بود که نرم، بادوام، راحت و قادر به تشخیص صدا باشد. تحقیقات آنها به دو اکتشاف مهم منجر شد: چنین پارچه ای از الیاف سفت یا “مدول بالا” استفاده می کند تا به طور موثر امواج صوتی را به ارتعاش و سیگنال تبدیل کند. همچنین این تیم باید فیبری را طراحی می کردند که بتواند با پارچه خم شود و در این فرآیند خروجی الکتریکی تولید کند.

با در نظر گرفتن این دستورالعمل‌ها، تیم یک بلوک لایه‌ای از موادی به نام پریفرم را ایجاد کرد که از یک لایه پیزوالکتریک و همچنین مواد تشکیل‌دهنده برای تقویت ارتعاشات مواد در پاسخ به امواج صوتی ساخته شده است. پیش‌فرم به‌دست‌آمده، به اندازه یک نشانگر ضخیم، حرارت داده شد و مانند تافی به الیاف نازک به طول ۴۰ متر کشیده شد.

محققان حساسیت فیبر به صدا را با اتصال آن به ورقه معلق مایلار آزمایش کردند. آن‌ها از لیزر برای اندازه‌گیری ارتعاش ورق و در نتیجه فیبر در پاسخ به صدای پخش شده از بلندگوی نزدیک استفاده کردند. این صدا در مقیاس دسی بل بین یک کتابخانه آرام و ترافیک سنگین جاده متفاوت بود. در پاسخ، فیبر لرزید و جریان الکتریکی متناسب با صدای پخش شده ایجاد کرد.