Il continuo sviluppo della tecnologia delle fibre ha permesso di esplorare una gamma più ampia di utilizzi per i tessuti tradizionali. In natura, le fibre spesso svolgono un ruolo nella trasmissione del suono. Nel sistema uditivo umano, ad esempio, il timpano, che è responsabile della risoluzione del disadattamento dell'impedenza acustica tra l'aria nel condotto uditivo e il fluido nell'orecchio interno, sembra essere costituito da fibre ad alto modulo. Il timpano converte la pressione sonora in vibrazioni meccaniche nelle ossa dell'orecchio medio, che vengono poi trasmesse alla coclea nell'orecchio interno. Nella coclea, i fasci di capelli simili a fibre si deviano, convertendo infine le vibrazioni meccaniche in segnali elettrici che vengono ricevuti dal sistema nervoso.

Ispirandosi al meccanismo di conduzione mediante il quale il sistema uditivo converte la pressione sonora in vibrazioni meccaniche, e quindi le vibrazioni meccaniche in segnali elettrici, e all'importanza delle fibre nel sistema uditivo, il team del professor Yoel Fink del MIT ha progettato un tessuto acustico. A differenza della complessa struttura tridimensionale del sistema uditivo, il tessuto è piatto, costituito da una matrice di tessuto con sensori di fibre intrecciate al suo interno. La matrice in tessuto può convertire in modo efficiente la pressione sonora in vibrazioni meccaniche come il timpano, e il sensore in fibra può convertire le vibrazioni meccaniche in segnali elettrici come la coclea.

Si è scoperto che l'energia di deformazione generata dalle vibrazioni meccaniche può essere concentrata e distribuita in modo efficiente nel nucleo della fibra. La struttura asimmetrica della fibra consente alla fibra di produrre una maggiore deformazione durante la deformazione. Pertanto, il gruppo di ricerca ha utilizzato la tecnologia di trafilatura termica basata sulla produzione di fibre per fabbricare un gran numero di fibre composte da sei materiali per il sensore, incluso un nucleo composto da particelle ceramiche di P (VDF-TrFe) e titanato piezoelettrico di bario (BaTiO3), un elettrodo composto da polvere di nano carbonio e polietilene, un elettrodo a filo di rame e un elastomero SEBS.

Per preparare tessuti acustici altamente sensibili, abbiamo progettato un tessuto composto da filato di cotone (ordito) e filamento Twaron ad alto modulo (trama), quindi intrecciare direttamente le fibre trafilate a caldo nel substrato del tessuto, come controllo del tessuto di puro cotone della stessa dimensione. Infine, si è riscontrato che la risposta acustica del tessuto Twaron/cotone era molto più elevata di quella del tessuto di puro cotone. Alla stessa frequenza del suono, il tessuto Twaron/cotone aveva una modalità di vibrazione meccanica di ordine basso, che induceva la fibra a produrre un'ampiezza di vibrazione più elevata e una deformazione di flessione in una sola direzione. Inoltre, dopo 10 cicli di lavaggio in lavatrice, le proprietà elettriche ed acustiche possono ancora essere mantenute.

Tessuto acustico Twaron/cotone in un indumento che rileva accuratamente la direzione di una sorgente sonora. Il monitoraggio direzionale delle sorgenti sonore può essere molto utile per le persone che indossano apparecchi acustici, promettendo di eliminare il rumore di fondo consentendo loro di sentire solo i suoni in una direzione specifica, così come per le forze dell’ordine che cercano di rilevare la fonte degli spari. Inoltre, nel campo della biomedicina, l’indumento può funzionare come uno stetoscopio, fornendo una nuova soluzione per il monitoraggio comodo, continuo, in tempo reale e a lungo termine della salute cardiaca e respiratoria umana.

Oltre a percepire il suono, il tessuto può anche riprodurre suoni udibili. Le due camicie consentono la comunicazione acustica bidirezionale, con forma d'onda nel dominio del tempo e spettro di frequenza corrispondenti tra il parlato trasmesso e quello ricevuto. Ciò favorisce la realizzazione della comunicazione acustica da persona a persona e ha buone prospettive di applicazione per persone non udenti o con problemi di udito, comunicazione nascosta e persino comunicazione subacquea.

(Fonte: resoconto ufficiale del leader tessile cinese)