这款可穿戴织物麦克风可以聆听世界和你的身体

这是真的——麻省理工学院和罗德岛设计学院的研究人员用整块布料制作了一个麦克风。他们的织物麦克风可以检测和传输声波，然后在布料内部将其转换成电信号。虽然布料可以传输声音和电信号，但最终还是需要一个外部硬件来处理这些信号。他们的研究成果今天发表在《自然》杂志上。

我们穿的衣服是我们日常闲聊的无声哨兵，了解我们身体的动态。麻省理工学院材料科学家和电气工程师、这项研究的作者约尔·芬克说：“它们能听到一切”，从我们的呼吸到血管中血液的流动，再到我们的心跳。他认为可穿戴麦克风可以用作传感器来探测我们身体内部的声音，这可能会对医疗监测产生深远的影响。“原则上，我们能让人们听到他们生活中的声音吗？”芬克建议道。

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的百万分之一——这些微小的振动以纳米量级测量。然而，我们的耳朵却能很好地接收它们。构成我们耳朵的复杂机制将撞击耳膜的声波波纹转换成电信号，供大脑解读，让我们了解我们的世界。

受耳朵构造的启发，芬克的团队设计了一种在声波存在下也能发出类似振动的织物。虽然大多数织物可以减弱声音——想一想音乐厅和剧院内通常铺着地毯和丝绒来消除回声——但芬克团队的目标是创造一种能捕捉并保留微小声振动的材料。“我们想要一种能随波浪弯曲的东西，”芬克说，不像在水面上浮动的刚性木板。“如果你把一根圆木放入水中，圆木可能会上下摆动，但不会随波浪弯曲。”研究人员制作的东西更像易受影响的海藻。“我们创造了一种柔韧的纤维，但当它弯曲时，它会产生电路，”他补充道。

研究人员设计的关键是一根由压电聚合物和纳米颗粒组成的线。这两种材料在变形时都能产生电荷，比如在环境振动的冲击下。当声波迫使这些压电元件抽搐时，它们就会产生电能。嵌入在线中的导电聚合物层和铜微线将电流沿着线的长度传输，最终读出信号。整个纤维被封装在坚硬的橡胶包层中，将振动集中在线的压电中心，并增强线对声音的灵敏度。最终制成的细丝只有几分之一毫米，比人的头发或羊毛线粗约十倍。

研究人员将这种纤维编织成布，将整张布变成一个巨大的耳膜。芬克估计，一条嵌入的四英寸长的线就足以将我们的衣服变成一个监听装置。而且这种面料可穿，可机洗。

研究人员将布料缝制成 T 恤，展示了这种材料的几种应用。这种服装能够辨别树叶沙沙作响、鸟儿啁啾和拍手的声音。实验表明，这种布料足够灵敏，可以测量拍手声的来源方向。反过来，这种布料还能发出声音，甚至穿着者也可以直接从服装本身听到声音。

此外，这种材料还可以充当皮肤听诊器。这种织物贴在心脏上，可以监听心脏信号，从而可能传达有关穿戴者健康状况的信息。芬克设想，未来这种服装可以用来监测准妈妈的胎儿健康状况。

这项研究朝着实现布料上的计算机迈出了一步，而这正是芬克的长期目标。除了在布料上模拟计算机的音频系统外，他还希望“制造”其他数字操作，例如信息存储和布料上的信号处理。他说，便携式计算机不需要像我们的手机和平板电脑那样采用四四方方的设计——它们可以成为日常穿戴的一部分。

芬克说：“面料及其美学所蕴含的情感维度之丰富，与人类历史一样丰富。”他团队的最新作品与他对将科技融入时尚的痴迷不谋而合。

“计算机将真正变成织物，”他说，“我们离这个目标已经非常近了。”