محققان دانشگاه MIT در حال کار روی پارچه ای هستند که صداها را به سیگنال تبدیل می کند

مهندسان موسسه فناوری ماساچوست (MIT)  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 سیگنال‌های 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 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 40 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.