國際進(jìn)展關(guān)注
柔性可穿戴設(shè)備 智能織物，聲學(xué)纖維
發(fā)布日期：2022-04-07 瀏覽次數(shù)：1001
織物Fabrics，因其化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)上就可以用于吸聲體 acoustic absorbers。
近日，麻省理工學(xué)院 Yoel Fink團(tuán)隊(duì)Wei Yan一作，在Nature上發(fā)文，報(bào)道了一種聽覺系統(tǒng)仿生織物，可以作為靈敏的聽覺麥克風(fēng)，同時(shí)保留了織物的傳統(tǒng)品質(zhì)，如機(jī)洗性和懸垂性?？椢锝橘|(zhì)是由棉經(jīng)紗cotton warp緯紗weft中的高楊氏模量紡織紗線 textile yarns組成，將可聽頻率10-7個(gè)大氣壓微弱壓力波，轉(zhuǎn)換為低階機(jī)械振動(dòng)模式。編織到織物中的是熱拉伸復(fù)合壓電纖維，其與織物一致并將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號。
纖維靈敏度的關(guān)鍵是彈性覆層，該覆層將機(jī)械應(yīng)力集中在壓電復(fù)合層中，該壓電復(fù)合層具有大約每牛頓46皮庫倫的高壓電電荷系數(shù)，這是熱拉伸工藝的結(jié)果。響應(yīng)于可聽聲激勵(lì)的電輸出和空間振動(dòng)模式的同時(shí)測量，揭示了具有納米振幅位移的織物振動(dòng)模式是纖維電輸出源。由于纖維占織物體積比例小于0.1%，一次纖維拉伸，就能制造出數(shù)十平方米的織物麥克風(fēng)。
三個(gè)不同應(yīng)用舉例說明了這項(xiàng)研究的有用性：帶有雙聲纖維的機(jī)織襯衫，可以測量聲脈沖的精確方向，在作為聲音發(fā)射器和接收器的兩個(gè)織物之間，建立雙向通信，以及襯衫聽診心音信號。
圖1：織物話筒設(shè)計(jì)與原理。
圖2：聲學(xué)纖維制造和表征。
圖3：膜上聲學(xué)纖維表征。
圖4：機(jī)織聲學(xué)織物制造和表征。
圖5：整合到襯衫中的機(jī)織吸聲織物應(yīng)用實(shí)例。
該項(xiàng)研究，實(shí)現(xiàn)了聲學(xué)織物的原理、材料和機(jī)制。所得到的織物，能夠以與商用麥克風(fēng)相當(dāng)?shù)男阅?，有效地檢測可聽見的聲音。在聲音方向檢測、聲學(xué)通信和心音聽診方面的應(yīng)用表明，該技術(shù)具有廣泛適用性，可促進(jìn)基于織物的人機(jī)界面、生理監(jiān)測和保健、航空航天工程、通信、生物醫(yī)學(xué)、機(jī)器人和計(jì)算織物發(fā)展。
