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Un nouveau tissu avec des capacités d’écoute

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Marrakech, 17 Mar. (Maroc-Actu) –

Les ingénieurs du MIT ont conçu un tissu qui fonctionne comme un microphone, convertissant le son en vibrations mécaniques, puis en signaux électriques, d’une manière similaire à la façon dont nos oreilles entendent.

Tous les tissus vibrent en réponse à des sons audibles, bien que ces vibrations soient à l’échelle nanométrique, trop petites pour être détectées normalement. Pour capter ces signaux imperceptibles, les chercheurs ont créé une fibre flexible qui, une fois tissée, devient un tissu, se plie au tissu comme une algue à la surface de l’océan.

La fibre est conçue à partir d’un matériau « piézoélectrique » qui produit un signal électrique lorsqu’il est plié ou déformé mécaniquement, ce qui permet au tissu de convertir les vibrations sonores en signaux électriques.

Le tissu peut capter des sons qui varient en décibels, d’une bibliothèque silencieuse à une circulation intense, et déterminer la direction précise de sons soudains tels que des applaudissements. Lorsqu’il est tissé dans la doublure d’une chemise, le tissu peut détecter les caractéristiques subtiles du rythme cardiaque de la personne qui le porte. Les fibres peuvent également être conçues pour générer des sons, comme l’enregistrement de paroles, qu’un autre tissu peut détecter.

Une étude détaillant la conception de l’équipe est publiée dans Nature. L’auteur principal, Wei Yan, qui a participé à la mise au point de la fibre en tant que post-doc au MIT, voit de nombreuses utilisations pour les tissus qui écoutent.

« En utilisant un vêtement acoustique, vous pouvez parler à travers lui pour répondre aux appels téléphoniques et communiquer avec les autres », explique dans une déclaration Yan, qui est aujourd’hui professeur adjoint à l’université technologique de Nanyang, à Singapour. « En outre, ce tissu peut interagir de manière imperceptible avec la peau humaine, permettant aux utilisateurs de surveiller leur état cardiaque et respiratoire confortablement, en continu, en temps réel et à long terme.

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Les tissus sont traditionnellement utilisés pour amortir ou réduire le son ; on peut citer comme exemples l’insonorisation des salles de concert et les moquettes dans nos espaces de vie. Mais Fink et son équipe travaillent depuis des années à remodeler les rôles conventionnels du tissu. Ils se concentrent sur l’extension des propriétés des matériaux pour rendre les tissus plus fonctionnels. En cherchant des moyens de fabriquer des tissus sensibles au son, l’équipe s’est inspirée de l’oreille humaine.

Le son audible se déplace dans l’air sous forme d’ondes de pression lumineuses. Lorsque ces ondes atteignent notre oreille, un organe tridimensionnel complexe et d’une sensibilité exquise, la membrane tympanique ou tympan, utilise une couche circulaire de fibres pour traduire les ondes de pression en vibrations mécaniques. Ces vibrations voyagent à travers de petits os jusqu’à l’oreille interne, où la cochlée convertit les ondes en signaux électriques que le cerveau détecte et traite.

Inspirée par le système auditif humain, l’équipe a cherché à créer une « oreille » en tissu qui serait souple, durable, confortable et capable de détecter les sons. Leurs recherches ont abouti à deux découvertes importantes : un tel tissu devrait comporter des fibres rigides ou « à module élevé » pour convertir efficacement les ondes sonores en vibrations. Y l’équipe devra concevoir une fibre capable de se plier avec le tissu et de produire une sortie électrique dans le processus.

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Avec ces directives à l’esprit, l’équipe a mis au point un bloc de matériau stratifié appelé préforme, composé d’une couche piézoélectrique et d’ingrédients destinés à renforcer les vibrations du matériau en réponse aux ondes sonores. La préforme obtenue, de la taille d’un marqueur épais, a été chauffé et étiré comme du bonbon en fines fibres de 40 mètres de long.

Les chercheurs ont testé la sensibilité de la fibre au son en l’attachant à une feuille de mylar suspendue (papier recouvert ou fait d’un film de polyester). Ils ont utilisé un laser pour mesurer la vibration de la feuille, et par extension, de la fibre, en réponse à un son diffusé par un haut-parleur situé à proximité. Le son variait en décibels entre une bibliothèque tranquille et un trafic intense. En réponse, la fibre vibrait et générait un courant électrique proportionnel au son reproduit.

« Cela montre que les performances de la fibre dans la membrane sont comparables à celles d’un microphone à main », explique Noel.

L’équipe a ensuite tissé la fibre avec des fils conventionnels pour produire des panneaux de tissu pliables et lavables en machine. « Elle ressemble presque à une veste légère, plus légère qu’un jean, mais plus lourde qu’une chemise habillée ». explique Meiklejohn, qui a tissé le tissu sur un métier à tisser standard.

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