能聆聽聲音的神奇織物

傳統織物常被用來抑制或降低聲音，例如音樂廳的隔音材料和室內的地毯。不過，現在這種傳統角色已經開始改變。

研究人員通過不斷擴展材料的特性，使織物更具功能性，并在尋找制造聲音感應織物的方法時獲得了突破。

通常，聲音以輕微的壓力波在空氣中傳播。當這些波到達我們的耳朵時，鼓膜的纖維層將壓力波轉化為機械振動，再通過聽小骨進入內耳，在那里耳蝸會將它們轉換為電信號，由大腦感知和處理。

受人耳工作原理的啟發，美國麻省理工學院的工程師與羅德島設計學院合作開發了一種“聲學織物”，它能將聲音轉換為電信號。2022年3月16日，《自然》雜志發表了這項研究成果。所有的織物都會對可聽到的聲音做出反應，這些振動是納米級的，所以一般情況下無法感覺到。為了捕捉這些難以察覺的信號，研究人員創造了一種靈活的纖維，當它被織入織物時，會像海面上的海草一樣隨織物彎曲。這種纖維是由一種“壓電”材料設計的，當彎曲或機械變形時產生電信號，為織物提供一種將聲音振動轉化為電信號的方法。

這種織物可以捕捉到從安靜的圖書館到繁忙的道路交通等各種分貝的聲音，并確定拍手等突發聲音的精確方向。將這種織物織入襯衫的襯里時，它可以檢測到穿著者微妙的心跳特征。

該團隊將纖維與傳統紗線編織在一起，生產出可機洗的織物面料。研究人員說：“它質量比較輕，比牛仔布料輕，但比禮服襯衫面料重。”

研究人員將一塊織物面料縫在襯衫的背面，通過站在與襯衫不同角度拍手來測試該面料對方向性聲音的敏感度。實驗顯示，在3米遠的地方，織物能夠檢測到1度以內的聲音角度。研究人員設想，定向聲音感應織物可以幫助有聽力損失的人在嘈雜的環境中找到聲源。

研究小組又將纖維縫在襯衫內襯的胸部位置，發現它能準確地檢測到志愿者的心跳。研究人員認為，如果將這種聲學織物縫入孕婦服裝，也可以幫助監測胎兒心跳。

最后，研究人員顛覆了纖維的功能，使其不再作為聲音探測器，而是作為一個揚聲器。他們錄制了一些口語，并以外加電壓的形式將錄音輸入到纖維中，纖維則將電信號轉換為可聽的振動。

這種織物的主要研制者是麻省理工學院的一名博士后。他認為，新型聲音織物有很多用途，“穿上一件聲學服裝，你可能會通過它來接聽電話和與他人交流。此外，這種織物貼合皮膚，舒適自然，穿戴者可以在不知不覺中實時、持續地接受心臟和呼吸狀況監測。”

除了可穿戴的助聽器、可交流的衣服和跟蹤生命體征的服裝，該團隊還看到了衣服以外的應用。比如，它可以與航天器的外殼結合，監聽太空塵埃的積累狀況，或嵌入建筑物以檢測裂縫。它甚至可以被編織成一張智能網，監測海洋中的魚類。

總之，這項研究的成果為織物提供了一種傾聽我們身體和周圍環境的新方法。你愿意穿一件如同長了耳朵的衣服嗎？