Un team di MIT e Rhode Island School of Design ha sviluppato un tessuto acustico che funziona come un microfono, convertendo il suono in vibrazioni meccaniche prima di trasmetterle in segnali elettrici, proprio come le nostre orecchie.
Tutti i tessuti vibrano in risposta al suono, anche se queste vibrazioni sono su scala nanometrica e quindi troppo minute per essere percepite. Per catturare questi segnali impercettibili, i ricercatori hanno sviluppato una fibra flessibile che si piega con il tessuto come fa l’alga sulla superficie dell’oceano quando vi si intreccia.
Il materiale converte le onde sonore in segnali elettrici attraverso un processo “piezoelettrico”: può catturare suoni di intensità tra la biblioteca silenziosa e il traffico cittadino, e determinare la loro direzione. Il tessuto acustico ha la capacità anche di rilevare le caratteristiche del battito cardiaco di chi lo indossa, e di generare a sua volta suoni.
Possibili applicazioni
Lo studio che descrive in dettaglio il dispositivo è stato pubblicato su Nature. L’autore principale Wei Yan vede molti usi per il tessuto acustico.
Si può conversare con un indumento acustico per rispondere alle chiamate e interagire con gli altri. Inoltre, con questo tessuto si possono monitorare problemi cardiaci e respiratori in tempo reale, in modo continuo ed a lungo termine.
I ricercatori prevedono che un tessuto di rilevamento del suono direzionale potrebbe aiutare le persone ipoacusiche a sintonizzarsi su un altoparlante in un ambiente rumoroso. Si potrà incorporare il tessuto acustico nell’abbigliamento premaman per aiutare a monitorare il battito cardiaco fetale di un bambino.
Ancora, potrebbe perfino essere integrato negli edifici per “ascoltare” crepe e deformazioni. I confini sono vastissimi.
Stratificazione del suono
Il tessuto è usato da tempo per smorzare o attutire il suono: pensate alla moquette nelle nostre case, o ai pannelli per insonorizzare gli ambienti. Il team del MIT lavora da anni per aggiungere funzioni ai tessuti migliorando le caratteristiche dei materiali. In questo caso si sono ispirati ad uno strumento incredibile: l’orecchio umano.
Nell’orecchio, le onde sonore del mondo esterno si convertono in vibrazioni e segnali elettrici. Quando queste onde raggiungono il nostro orecchio, in un organo tridimensionale squisitamente sensibile e complesso chiamato timpano, vengono tradotte in vibrazioni meccaniche da uno strato circolare di fibre. Le vibrazioni vengono poi raccolte da piccole ossa e trasportate nell’orecchio interno, dove la coclea trasforma le onde in segnali elettrici che sono riconosciuti e interpretati dal cervello.
Il team voleva costruire un “orecchio” morbido, duraturo, confortevole e in grado di rilevare il suono. Il suo studio ha rivelato che un tale tessuto acustico avrebbe avuto bisogno di fibre rigide o “ad alto modulo” per convertire efficacemente le onde sonore in vibrazioni.
Seguendo queste linee guida il team ha costruito un primo blocco di materiale composto da uno strato piezoelettrico e altri elementi che aumentano le vibrazioni in risposta alle onde sonore. Il blocco, delle dimensioni di un pennarello spesso, è stato poi riscaldato e “sfilacciato” in fibre sottili e lunghissime (circa 40 metri). Un nuovo tessuto intelligente.
Buon ascolto
Gli scienziati hanno testato la sensibilità sonora della fibra attaccandola a un foglio di mylar appeso al soffitto. Hanno usato un laser per valutare la vibrazione del foglio e, di conseguenza, la fibra in risposta ai suoni prodotti da un altoparlante vicino.
Le prestazioni della fibra sulla membrana erano paragonabili a quelle di un microfono palmare.
Successivamente, il team ha tessuto la fibra con filati convenzionali per produrre pannelli di tessuto drappeggiabile e lavabile in lavatrice.
“Sembra quasi una giacca leggera, più leggera del denim, ma più pesante di una camicia elegante”, afferma la coautrice Elizabeth Meiklejohn, che ha filato il tessuto acustico utilizzando un telaio standard.
Questo studio offre un approccio completamente nuovo per i tessuti per ascoltare i nostri corpi e il mondo che ci circonda.
