Esta¡ com problemas para ouvir? Apenas vire a camisa. Essa éa ideia por trás de um novo "tecido acaºstico" desenvolvido por engenheiros do MIT e colaboradores da Rhode Island School of Design.

A equipe projetou um tecido que funciona como um microfone, convertendo o som primeiro em vibrações meca¢nicas e depois em sinais elanãtricos, de forma semelhante a  forma como nossos ouvidos ouvem.

Todos os tecidos vibram em resposta a sons auda­veis, embora essas vibrações sejam na escala de nana´metros osmuito pequenas para serem percebidas normalmente. Para capturar esses sinais impercepta­veis, os pesquisadores criaram uma fibra flexa­vel que, quando tecida em um tecido, se dobra com o tecido como algas marinhas nasuperfÍcie do oceano.

A fibra éprojetada a partir de um material "piezoelanãtrico" que produz um sinal elanãtrico quando dobrado ou deformado mecanicamente, fornecendo um meio para o tecido converter vibrações sonoras em sinais elanãtricos.

O tecido pode capturar sons que variam em decibanãis, desde uma biblioteca silenciosa atétra¡fego rodovia¡rio pesado, e determinar a direção precisa de sons repentinos, como palmas. Quando tecido no forro de uma camisa, o tecido pode detectar as caracteri­sticas sutis do batimento carda­aco de um usua¡rio. As fibras também podem ser feitas para gerar som, como uma gravação de palavras faladas, que outro tecido pode detectar.

Um estudo detalhando o design da equipe aparece na Nature . O autor principal Wei Yan, que ajudou a desenvolver a fibra como pa³s-doutorando do MIT, vaª muitos usos para tecidos que ouvem.

"Usando uma roupa acaºstica, vocêpode falar atravanãs dela para atender telefonemas e se comunicar com outras pessoas", diz Yan, que agora éprofessor assistente na Universidade Tecnola³gica de Nanyang, em Cingapura. “Além disso, este tecido pode interagir imperceptivelmente com a pele humana , permitindo que os usuários monitorem suas condições carda­acas e respirata³rias de maneira conforta¡vel, conta­nua, em tempo real e de longo prazo”.

Os coautores de Yan incluem Grace Noel, Gabriel Loke, Tural Khudiyev, Juliette Marion, Juliana Cherston, Atharva Sahasrabudhe, Joao Wilbert, Irmandy Wicaksono e os professores John Joannopoulos e Yoel Fink no MIT, juntamente com colaboradores da Rhode Island School of Design ( RISD), Lei Zhu da Case Western Reserve University, Chu Ma da University of Wisconsin em Madison e Reed Hoyt do US Army Research Institute of Environmental Medicine.

Os tecidos são tradicionalmente usados ​​para amortecer ou reduzir o som; exemplos incluem isolamento acaºstico em salas de concerto e carpetes em nossos Espaços de convivaªncia. Mas Fink e sua equipe trabalham hános para remodelar os papanãis convencionais do tecido. Eles se concentram em estender as propriedades dos materiais para tornar os tecidos mais funcionais. Ao procurar maneiras de fazer tecidos sensa­veis ao som, a equipe se inspirou no ouvido humano.

O som auda­vel viaja pelo ar como leves ondas de pressão. Quando essas ondas atingem nosso ouvido, um órgão tridimensional extremamentesensívele complexo, a membrana timpa¢nica , ou ta­mpano, usa uma camada circular de fibras para traduzir as ondas de pressão em vibrações meca¢nicas . Essas vibrações viajam atravanãs de pequenos ossos atéo ouvido interno, onde a ca³clea converte as ondas em sinais elanãtricos que são detectados e processados ​​pelo cérebro.

Inspirada no sistema auditivo humano, a equipe procurou criar uma "orelha" de tecido que fosse macia, dura¡vel, conforta¡vel e capaz de detectar sons. Sua pesquisa levou a duas descobertas importantes: esse tecido teria que incorporar fibras ra­gidas, ou de "alto ma³dulo", para converter efetivamente as ondas sonoras em vibrações. E, a equipe teria que projetar uma fibra que pudesse dobrar com o tecido e produzir uma saa­da elanãtrica no processo.

Com essas diretrizes em mente, a equipe desenvolveu um bloco de materiais em camadas chamado pré-forma, feito de uma camada piezoelanãtrica, além de ingredientes para melhorar as vibrações do material em resposta a s ondas sonoras. A pré-forma resultante, mais ou menos do tamanho de um marcador grosso, foi então aquecida e puxada como caramelo em fibras finas de 40 metros de comprimento.

Os pesquisadores testaram a sensibilidade da fibra ao som anexando-a a uma folha suspensa de mylar. Eles usaram um laser para medir a vibração da folha ose, por extensão, da fibra osem resposta ao som reproduzido por um alto-falante pra³ximo. O som variou em decibanãis entre uma biblioteca silenciosa e tra¡fego rodovia¡rio pesado. Em resposta, a fibra vibrou e gerou uma corrente elanãtrica proporcional ao som reproduzido.

"Isso mostra que o desempenho da fibra na membrana écompara¡vel ao de um microfone de ma£o", diz Noel.

Em seguida, a equipe teceu a fibra com fios convencionais para produzir painanãis de tecido lava¡vel a  ma¡quina.

“Parece quase como uma jaqueta leve osmais leve que jeans, mas mais pesada que uma camisa social”, diz a coautora Elizabeth Meiklejohn, estudante de pós-graduação da RISD que teceu o tecido usando um tear padra£o.

Ela costurou um painel na parte de trás de uma camisa, e a equipe testou a sensibilidade do tecido ao som direcional batendo palmas em vários a¢ngulos da camisa.

"O tecido foi capaz de detectar o a¢ngulo do som dentro de 1 grau a uma distância de 3 metros", observa Noel.

Os pesquisadores prevaªem que um tecido direcional de detecção de som poderia ajudar as pessoas com perda auditiva a sintonizar um alto-falante em ambientes barulhentos.

A equipe também costurou uma única fibra no forro interno de uma camisa, logo acima da regia£o do peito, e descobriu que detectava com precisão o batimento carda­aco de um volunta¡rio sauda¡vel, juntamente com variações sutis nas caracteri­sticas S1 e S2 do coração, ou "lub-dub". Além de monitorar os pra³prios batimentos carda­acos, Fink vaª possibilidades de incorporar o tecido acaºstico em roupas de maternidade para ajudar a monitorar os batimentos carda­acos fetais do bebaª.

Finalmente, os pesquisadores inverteram a função da fibra para servir não como detector de som, mas como alto-falante. Eles gravaram uma sequaªncia de palavras faladas e alimentaram a gravação na fibra na forma de uma voltagem aplicada. A fibra converteu os sinais elanãtricos em vibrações auda­veis, que uma segunda fibra foi capaz de detectar.

Além de aparelhos auditivos vesta­veis, roupas que comunicam e roupas que rastreiam sinais vitais, a equipe vaª aplicações além das roupas.

“Ele pode ser integrado a  pele da Espaçonave para ouvir (acumular) poeira espacial ou incorporado em edifa­cios para detectar rachaduras ou tensaµes”, propaµe Yan. "Ela pode atéser tecida em uma rede inteligente para monitorar os peixes no oceano. A fibra estãoabrindo amplas oportunidades."

"Os aprendizados desta pesquisa oferecem literalmente uma nova maneira de os tecidos ouvirem nosso corpo e o ambiente ao redor", diz Fink. “A dedicação de nossos alunos, pa³s-doutorandos e funciona¡rios ao avanço da pesquisa que sempre me surpreendeu éespecialmente relevante para este trabalho, que foi realizado durante a pandemia”.