陈根：声学织物，让衣服敏感且智能

文/陈根

当前，衣服正在由简单的棉、麻、绸等形态慢慢地转化为高度集成的电子器件、智能系统甚至计算平台，智能织物的浪潮已经从学术界蔓延至商业市场，并且冲击着现下的移动终端的产业和市场格局。

目前，衣服可以能量存储、光通信、热管理、显示、储存和处理数字信息，甚至有简单的计算等功能。这类全新的织物将传统纺织制造、信息通讯、人工智能、生命健康、脑科学、医疗机器人、空天科技等领域有机地串联起来，正在孕育新兴的学科方向与前沿技术，有望变革人们的生活方式。

声学织物也在智能织物的浪潮中受到了科学家们的关注，要知道，声学植物作为一个有效的声音收集器可以来监测并处理微弱的可听信号，这种织物可以不知不觉地与人体皮肤对接，使穿戴者能够以舒适、连续、实时和长期的方式监测他们的心脏和呼吸状况。

基于此，受人类听觉系统的启发，MIT的研究人员试图创造一种柔软、耐用、舒适并能探测声音的织物“耳朵”。其中，人类听觉系统的原理就是这些声音都有自己的固有频率，它们作为轻微的压力波在空气中传播，当这些特定的波传到人的耳朵后，结构复杂的鼓膜或者耳膜将压力波转为机械振动。而这些振动通过耳蜗将波信号转化为由大脑感知和处理的电流信号，从而使人能听到不同的声音。

利用该原理，研究人员设计出了一种具有高刚性的预成型分层纤维，可增强材料对声波的振动响应，通过这种方式，听见并记录微弱的声音。此外，该纤维由压电材料制成，当弯曲或机械变形时，它会产生电信号，以实现声波-机械振动-电信号的转换。

研究人员将这种纤维粘在一张悬挂的聚酯薄膜上，测试它对声音的敏感度。结果表明，该织物可以捕捉到从安静的图书馆到嘈杂的道路交通范围内的分贝信号，并可确定较为明显的声音的准确方向。研究人员表示，这种织物还可制成衣服，使佩戴者能够舒适、实时并长期地监测自己的心脏和呼吸状况。

同时，该织物跟普通衣物无差别，可以多次机洗都完好无损研究。团队将纤维与传统纱线编织在一起，生产出可悬垂、可机洗的织物面板。研究人员表示：“它的感觉几乎就像一件轻量级的夹克——比牛仔裤轻，但比礼服衬衫重。”

随后，研究人员将一块面板缝在一件衬衫的背面，研究小组通过站在与衬衫不同角度的情况下拍手来测试该面料对方向性声音的敏感性。“在3米远的地方，织物能够检测到1度以内的声音角度。”

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