Jednog dana naša odeća će možda prisluškivati zvučni zapis naših života, hvatajući zvukove oko i u nama.
Novo vlakno deluje kao mikrofon — hvata govor, šušta lišće i cvrkuće ptice — i pretvara te akustične signale u električne. Utkan u tkaninu, materijal čak može da čuje udarce rukama i slabe zvukove, kao što su otkucaji srca njegovog nosioca, izveštavaju istraživači 16. marta u časopisu Nature. Takve tkanine mogu da obezbede udoban, nenametljiv — čak i moderan — način za praćenje funkcija tela ili pomoć pri sluhu.
Akustične tkanine postoje možda stotinama godina, ali se koriste za prigušivanje zvuka, kaže Vei Jan, naučnik za materijale na tehnološkom univerzitetu Naniang u Singapuru. Tkanina kao mikrofon je „potpuno drugačiji koncept“, kaže Jan, koji je radio na tkanini dok je bio na MIT-u.
Jan i njegove kolege su bili inspirisani ljudskom bubnom opnom. Zvučni talasi izazivaju vibracije u bubnoj opni, koje pužnica pretvara u električne signale. „Ispostavilo se da je ova bubna opna napravljena od vlakana“, kaže Ioel Fink, naučnik za materijale na MIT-u. U unutrašnjim slojevima bubne opne, kolagena vlakna zrače iz centra, dok druga formiraju koncentrične prstenove. Ukrštena vlakna igraju ulogu u sluhu i izgledaju slično tkaninama koje ljudi tkaju, kaže Fink.
Analogno onome što se dešava u bubnoj opni, zvuk vibrira tkaninu na nanoskali. U novoj tkanini, pamučna vlakna i drugi od pomalo tvrdog materijala zvanog Tvaron efikasno pretvaraju dolazni zvuk u vibracije. Zajedno sa ovim nitima je jedno vlakno koje sadrži mešavinu piezoelektričnih materijala, koji proizvode napon kada se pritisnu ili savijaju (SN: 8/22/17). Izvijanje i savijanje vlakna koje sadrži piezoelektrik stvaraju električne signale koji se mogu poslati kroz sićušnu ploču do uređaja koji čita i snima napon.
Mikrofon od tkanine je osetljiv na niz nivoa buke, od tihe biblioteke do gustog saobraćaja, izveštava tim, iako nastavlja da istražuje koja je obrada signala potrebna da bi se odvojili ciljani zvukovi od buke u okruženju. Integrisana u odeću, ova tkanina koja oseća zvuk deluje kao obična tkanina, kaže Jan. I nastavio je da radi kao mikrofon nakon pranja 10 puta.
Piezoelektrični materijali imaju „ogromni potencijal“ za aplikacije od posmatranja funkcije tela do praćenja integriteta avionskih materijala, kaže Vijai Thakur, naučnik o materijalima na Škotskom Ruralnom koledžu u Edinburgu koji nije bio deo ovog rada. Čak su predloženi i za proizvodnju energije, ali, kaže, mnoge upotrebe su ograničene malim naponima koje proizvode (SN: 10/1/15). Način na koji su vlakna napravljena u ovoj tkanini – spajajući mešavinu piezoelektričnih materijala između ostalih komponenti, uključujući fleksibilan, rastezljiv spoljašnji materijal – koncentriše energiju vibracija u piezoelektrični sloj, poboljšavajući signal koji proizvodi.
Kao dokaz koncepta, tim je ugradio tkaninu u košulju, koja je mogla čuti srce svog nosioca kao stetoskop. Kada se koristi na ovaj način, mikrofon od tkanine može da sluša šumove i možda će jednog dana moći da pruži informacije slične ehokardiogramu, ultrazvuku srca, kaže Thakur. Ako se pokaže efikasnim kao sredstvo za praćenje i dijagnostiku, postavljanje takvih mikrofona u odeću može jednog dana olakšati lekarima da prate srčana stanja kod male dece, koja imaju problema da ostanu mirna, kaže on.
Tim takođe predviđa da bi mikrofoni od tkanine mogli da pomognu sluhu i komunikaciji. Druga majica koju je tim napravio imala je dva piezoelektrična vlakna razmaknuta na leđima majice. Na osnovu toga kada je svako vlakno uhvatilo zvuk, ova košulja se može koristiti za otkrivanje pravca iz kojeg je pljesak došao. A kada su priključeni na izvor napajanja, mikrofoni od tkanine mogu da projektuju zvuk kao zvučnik.
„Poslednjih 20 godina pokušavamo da uvedemo novi način razmišljanja o tkaninama“, kaže Fink. Osim što pružaju lepotu i toplinu, tkanine mogu pomoći u rešavanju tehnoloških problema. A možda, kaže Fink, i oni mogu da ulepšaju tehnologiju.
