Sợi vải đặc biệt có thể biến quần áo thành… thiết bị nghe

Một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature, nhóm nhà nghiên cứu Mỹ đã tạo ra một loại sợi có thể uốn cong khi “nghe” những âm thanh nhỏ nhất. Khi được dệt thành áo sơ mi, các sợi có thể nhận biết hướng phát ra âm thanh. Swarun Kumar, kỹ sư điện Đại học Carnegie Mellon, người không tham gia nghiên cứu, bình luận: “Dự án rất thú vị. Những tác động về sức khỏe, chẳng hạn như cảm nhận nhịp tim có lẽ rất đầy hứa hẹn”.

Những “loại vải thông minh” có thể cảm nhận và phản ứng với kích thích bên ngoài (như âm thanh, nhiệt hoặc ánh sáng) được cho là có nguồn gốc ở Nhật Bản vào cuối thập niên 1980, khi các nhà khoa học chế tạo một sợi tơ có bộ nhớ.Trong những năm gần đây, chúng ta đã thấy sự xuất hiện của một số loại vải thông minh được dệt bằng “ăng-ten giao tiếp trường gần”- công nghệ được sử dụng để kết nối các thiết bị và thực hiện thanh toán không tiếp xúc. Một số loại vải độc đáo thậm chí có thể tự hào về khả năng “tự gấp”.

Julie Chen, kỹ sư cơ khí Đại học Massachusetts Lowell, người không tham gia nghiên cứu, cho biết: “Một khía cạnh quan trọng của các loại vải thông minh là tính linh hoạt giúp chúng hòa nhập vào môi trường con người dễ dàng hơn. Không chỉ vì chúng “có thể đeo được”, mà vì chúng có thể phù hợp với hình dạng 3D, phức tạp, chứ không phải là những tấm hoặc hộp cứng nhắc”.

 Yoel Fink, kỹ sư điện Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) của Mỹ, và nhóm đồng nghiệp của ông được khuyến khích phát triển loại vải thông minh tiến thêm một bước nữa và xem liệu có thể làm cho những sợi này phản ứng với âm thanh hay không. Nhóm nhà nghiên cứu nhận ra rằng họ có thể sao chép Mẹ Thiên nhiên: Trong tai người, năng lượng rung động của âm thanh khiến mạng lưới lông sâu trong tai lắc qua lại, tạo ra xung điện sau đó được truyền đến não để xử lý những rung động này như âm thanh.

Điều này đã thúc đẩy Fink và nhóm của ông tạo ra một loại sợi mới có độ cứng phù hợp đồng thời linh hoạt và tạo ra tín hiệu điện khi uốn cong - loại vải có “tai” hoàn hảo. Khi kiểm tra độ nhạy của một sợi quang, họ phát hiện nó có thể thu nhận những âm thanh khó nghe nhất trong một thư viện yên tĩnh dễ dàng như tiếng ồn từ giao thông đường bộ đông đúc hoặc một loa phát gần đó.

Độ nhạy đến mức nếu ai đó đang mặc một chiếc áo sơ mi được dệt bằng sợi, nó có thể biết được âm thanh đang phát ra từ hướng nào. “Khi bạn đặt nhiều sợi trong một loại vải, chúng thực sự có thể cho bạn biết hướng và bạn có thể điều chỉnh chúng để định hướng cụ thể với độ chính xác khá cao”, Fink nói.

Nhóm nhà nghiên cứu nhận thấy khả năng vô tận của loại vải thông minh.Ứng dụng rõ ràng là cải tiến thiết bị trợ thính, Fink cho biết, bệnh nhân thường gặp khó khăn khi định hướng âm thanh – đặc biệt là trong môi trường ồn ào.Nhưng loại vải độc đáo này cũng có thể giúp đội ngũ kỹ sư thiết kế loại vải có thể mặc được để  đánh giá một số dấu hiệu quan trọng - theo dõi bụi không gian trong các loại tàu vũ trụ mới và lắng nghe dấu hiệu xuống cấp trong tòa nhà như vết nứt và biến dạng mới xuất hiện.

“Một bác sĩ nói rằng chúng tôi không có cách nào hiệu quả để theo dõi tim thai ngoài bệnh viện”, Fink cho biết; đồng thời tiết lộ thêm rằng nhóm của ông có thể phát hiện chính xác một số âm thanh nhất định của tim khi họ khâu một sợi chỉ ở phía trên trái tim bên trong chiếc áo của tình nguyện khỏe mạnh. “Chắc chắn chúng tôi sẽ sử dụng chất xơ để theo dõi tim thai”. Nhóm nhà khoa học cũng muốn các sợi quang hoạt động như hệ thống khử âm thanh, điều mà họ đã làm trong phòng thí nghiệm bằng cách thiết kế ngược tín hiệu điện thành rung động.

Trong khi sợi vải siêu nhạy cảm với rung động, chúng không thể thực sự phân biệt được âm thanh đến là gì, đặc biệt nếu có nhiều âm thanh được nhận cùng một lúc. Vì vậy, Fink và nhóm của ông có kế hoạch nghiên cứu sử dụng thuật toán và máy tính xác định tín hiệu điện của âm thanh để hiểu được tín hiệu đó cho người dùng trong tương lai.

Fink kết luận: “Sợi có mặt ở khắp mọi nơi - có rất ít vật liệu thân thiết như sợi và vải. Chúng bao quanh chúng ta ngay từ khi chúng ta được sinh ra, vì vậy sẽ tuyệt vời nếu chúng không chỉ giúp giữ cho chúng ta ấm áp và thoải mái mà còn thực sự gia tăng giá trị cho mọi thứ”.