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Ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachussets han diseñado un textil que funciona como un micrófono de gran sensibilidad. El material está inspirado en la compleja estructura del oído y convierte las vibraciones del sonido en señales eléctricas.
¿Tienes problemas de audición? Solo tienes que ponerte esta camisa. Esa es la idea detrás de un nuevo tejido acústico desarrollado por investigadores del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT), con colaboradores de la Escuela de Diseño de Rhode Island (RISD). Los autores del estudio, publicado en Nature, prevén que el nuevo material podrá usarse en diversas aplicaciones, como la seguridad (para detectar de dónde procede un disparo, por ejemplo), la ayuda a la escucha en personas con audífonos o la monitorización de personas con afecciones cardíacas y respiratorias.
El diseño consiste en una fibra piezoeléctrica que se teje en hilos de tela y puede convertir las ondas de presión a frecuencias audibles en vibraciones mecánicas
El equipo liderado por Yoel Fink, profesor de investigación de materiales en el MIT, ha diseñado un tejido que funciona como un micrófono sensible e imita la compleja estructura del oído, en la que las vibraciones creadas por el sonido viajan hasta la cóclea donde se convierten en señales eléctricas.
El diseño consiste en una fibra eléctrica especializada —conocida como fibra piezoeléctrica— que se teje en hilos de tela y puede convertir las ondas de presión a frecuencias audibles en vibraciones mecánicas. A continuación, la fibra es capaz de transformar estas vibraciones mecánicas en señales eléctricas, de forma análoga al proceso que se produce en la cóclea.
Solo se necesita una pequeña cantidad de la fibra piezoeléctrica especializada para que el tejido sea acústicamente sensible: con una sola fibra se pueden generar decenas de metros cuadrados de micrófono de tela, que es capaz de detectar señales sonoras débiles, como el habla humana, explican los investigadores.
Monitorizar el ritmo cardiaco
Según explica Fink, el tejido “puede captar sonidos de distintos decibelios, desde los que se escuchan en una biblioteca silenciosa hasta el intenso ruido del tráfico rodado, y determinar la dirección precisa de sonidos repentinos, como las palmadas”.
Cuando se cose como parte de una camisa, “el nuevo textil puede detectar los sonidos sutiles del latido del corazón del usuario; y las fibras también pueden generar sonidos, como una grabación de palabras habladas que otro tejido podrá detectar”, apunta el profesor.
“Vestir una prenda acústica permitirá hablar a través de ella, responder a llamadas telefónicas y comunicarse”, añade Wei Yan, primer firmante del estudio, quien también destaca que este tejido “puede interactuar imperceptiblemente con la piel humana, permitiendo a los usuarios controlar su estado cardíaco y respiratorio de forma cómoda, a largo plazo y en tiempo real”.
Vestir una prenda acústica, permitirá hablar a través de ella, responder a llamadas y comunicarse. Además, este tejido puede interactuar con la piel humana, permitiendo a los usuarios controlar su estado cardíaco y respiratorio, a largo plazo y en tiempo real, Yoel Fink, lider del equipo del MIT
En este sentido, el nuevo textil se ha demostrado con tres aplicaciones principales: detectar la dirección de la que procede un sonido de palmas; facilitar la comunicación bidireccional entre dos individuos, cada uno de los cuales lleva puesto el tejido acústico; y monitorizar el corazón cuando el tejido toca la piel.
Las premisas de la investigación eran la creación de un tejido auditivo suave, duradero, cómodo y capaz de detectar el sonido. Un textil así tendría que incorporar fibras rígidas (llamadas de ‘módulo alto’) para convertir eficazmente las ondas sonoras en vibraciones. Además, el equipo tuvo que diseñar una fibra que se pudiera doblar con el tejido y producir una salida eléctrica en el proceso.
Capaz de detectar el ángulo del sonido
“Es casi como vestir una chaqueta ligera, más liviana que la tela vaquera, pero más pesada que una camisa de vestir”, dice la coautora Elizabeth Meiklejohn, estudiante de posgrado del RISD que hizo el tejido utilizando un telar estándar.
Meiklejohn cosió un panel a la espalda de una camisa y el equipo probó la sensibilidad del tejido al sonido direccional dando palmas mientras se colocaban en distintos ángulos respecto a la camisa.
“El tejido, que se puede lavar a máquina, fue capaz de detectar el ángulo del sonido con una precisión de 1 grado a una distancia de 3 metros”, señala Grace Noel, otra de las coautoras del MIT.
Según indica Fink, “los resultados de este proyecto ofrecen, literalmente, una nueva forma de escuchar a nuestro cuerpo y al entorno que nos rodea”.
El experto añade que “la dedicación de todos los que han participado en esta investigación –financiada en parte por la Oficina de Investigación del Ejército de Estados Unidos– ha sido especialmente relevante en este trabajo, llevado a cabo durante la pandemia”.
Referencia:
Fink Y., et al. “Single fiber enables acoustic fabrics via nanometer scale vibrations”. Nature (marzo, 2022)
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