创新背景

声音以压力波的形式在空气中传播。这些压力波动的幅度不到大气压力的百万分之一，这些微小的振动以纳米为测量量级。然而我们的耳朵却能很好地听到它们。组成我们耳朵的复杂机械将撞击鼓膜的声波波纹转化为电信号，供大脑进行解读，从而让我们理解我们的世界。

创新过程

麻省理工学院和罗德岛设计学院的研究人员通过将声学织物与可以检测声音振动并将其转换为电信号的光纤交织在一起，设计了一种像麦克风一样工作的织物，首先将声音转换为机械振动，然后转换为电信号，类似于我们的耳朵的聆听方式。该研究于2022年3月16日发表在《自然》期刊上。

受耳朵结构的启发，研究团队设计了一种面料，可以在声波的存在下发出类似的冲击力。芬克的团队旨在创造一种能捕捉微小的声音振动并保留它们的材料。于是研究团队创造了一种柔性纤维，当它弯曲时就会产生电路。

研究人员设计的关键是一条带有压电聚合物和纳米颗粒的线，这两种材料在变形时都能产生电荷。当声波迫使这些压电元件振动时，它们就会产生电作为回应。嵌在丝线中的导电聚合物层和铜微丝将电流沿丝线的长度输送，以便最终读出信号。整个纤维包裹在坚硬的橡胶包层中，将振动集中在线的压电中心，提高了线对声音的灵敏度。由此产生的细丝只有一毫米的几分之一，大约是人类头发或羊毛线的十倍厚，用这种纤维制成的面料耐磨，而且可机洗。
研究人员将这种纤维编织成布料，将整个薄片变成一个巨大的鼓膜。据研究人员估计，一根嵌入的4英寸长的细线就足以把我们的服装变成一个监听设备。

研究人员将这种布料缝在T恤上，展示了材料的几种应用。衣服能分辨出树叶的沙沙声、鸟儿的啁啾声和拍手声。实验表明，这种布料足够敏感，甚至可以测量拍手的方向。不仅如此，这种布料还能传播声音，即使穿着者也能在没有辅助的情况下直接从衣服本身听到声音。

此外，该材料还可以作为皮肤听诊器。将这种布料放置在心脏上，可以监听心脏信号，这会传达有关穿戴者健康的信息。或许在未来，这种服装还可以用来监测准妈妈们的胎儿健康状况。

创新关键点

麻省理工学院和罗德岛设计学院的研究团队设计了一种“声学织物”，该织物由一条带有压电聚合物和纳米颗粒的纤维编织而成，当弯曲或机械变形时会产生电荷，为织物提供了一种将声音振动转换为电信号的方法。