Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
Met kleding naar je eigen hartslag luisteren? Berichten versturen per shirt? Het kan met deze nieuwe uitvinding.
Je kunt het je haast niet voorstellen: een kledingstuk dat in staat is om met je mee te luisteren, en dat zelfs je hartslag kan meten. Toch is het mogelijk dankzij het werk van ingenieurs van het MIT en de Rhode Island School of Design. Hun nieuwe uitvinding, de akoestische vezel, werkt net als een oor. Ze publiceerden hun onderzoek in Nature.
Lees ook:
Toffee
Kleding luistert eigenlijk altijd met je mee. Geluid is namelijk niets anders dan trillingen die zich door de lucht bewegen. Als het geluid vervolgens je hemd bereikt, trilt dat gewoon mee. Deze vibraties zijn alleen ongelooflijk klein. Zo is de amplitude (de maximale uitslag van de trilling) bijvoorbeeld zestig keer zo klein als de dikte van een enkele haar. Dit is natuurlijk te miniem om iets van te merken.
Toch heeft het team, onder leiding van Wei Yan, het voor elkaar gekregen om deze minuscule vibraties te gebruiken. Dit doen de onderzoekers met behulp van een piëzo-elektrisch materiaal. Deze stof heeft de bijzondere eigenschap dat, wanneer het onder druk wordt gezet, er elektrische signalen in ontstaan. Dit gebeurt bijvoorbeeld als dit materiaal verbogen wordt doordat het meetrilt met geluidsgolven. De signalen die hierbij ontstaan, kunnen dan weer (net als bij een gehoorapparaat) worden teruggezet naar geluid.
Dat piëzo-elektrische materialen gemaakt kunnen worden, is niks nieuws. De uitdaging is altijd geweest om het in een bruikbare vorm te produceren. Dit is waar Yan en zijn collega’s vooruitgang boeken. Ze beginnen met een piëzo-elektrisch blok van 18 centimeter lang dat bestaat uit materialen die geluidstrillingen versterken. Dit blok warmen de onderzoekers op tot ongeveer 100 graden Celsius, waarna ze het uitrekken als toffee. Vervolgens zetten ze het tijdelijk onder stroom, waardoor de viskeuze substantie zijn elektrische eigenschappen krijgt.
Wasmachine
Het resultaat is een dunne vezel die makkelijk in kleding verweven kan worden. Eenmaal op z’n plek reageert het materiaal goed op hoorbaar geluid. Tijdens tests kon het niet alleen ‘horen’ dat een van de ingenieurs in zijn handen klapte, er was zelfs te achterhalen uit welke richting het geluid kwam. Dit is mogelijk door twee vezels in een hemd te weven, te kijken welke van de twee als eerste geluid ontvangt en hoeveel dat verschilt met wanneer de tweede datzelfde geluid oppikt. Ook kan de akoestische vezel trillingen binnen het menselijk lichaam waarnemen. Zo kan het bijvoorbeeld iemands hartslag meten. De vezel werkt ook andersom. Het is dus ook mogelijk om, via een elektrisch signaal, de draad tot vibreren te zetten, en zo een bericht naar een andere vezel te sturen.
De onderzoekers zien veel potentie in hun uitvinding. Zo zou het slechthorenden kunnen helpen om geluid uit specifieke richtingen te horen. Ook kan de vezel als communicatiemiddel werken, aangezien twee exemplaren signalen naar elkaar kunnen versturen. Dit werkt zelfs nog onder water.
Tot slot kan het materiaal, als het in kleding wordt verwerkt, gedurende de dag iemands hartslag monitoren. Hiermee zouden eventuele hartproblemen sneller ontdekt kunnen worden. De innovatie is ook praktisch: in een overhemd is het niet te zwaar, en hij kan gewoon in de wasmachine. Kijk dus niet raar op als slechthorenden over een paar jaar aan elkaar vragen om hun vest wat harder te zetten.
Bronnen: Nature, MIT via EurekAlert!
Beeld: Fink Lab MIT/Elizabeth Meiklejohn RISD/Greg Hren