Peneliti MIT Ubah Kemeja Jadi Mikrofon Tinggi Prestasi dengan Serat Fungsional

Kain berperilaku seperti fluida, kata profesor Yoel Fink dari Massachusetts Institute of Technology, yang mungkin menjelaskan mengapa desainer sering kali bahkan merujuk pada “aliran” sebuah pakaian.

“Kain yang kita kenakan memiliki gelombang kecil yang melalui mereka,” kata Fink, profesor Ilmu Material di MIT. “Kita tidak melihatnya karena mereka terlalu kecil.”

Fink dan tim dari beberapa universitas, termasuk Rhode Island School of Design, telah membuat material yang menangkap gelombang kecil tersebut.

Seret fungsional, piezoelektrik, setelah dibengkokkan, menghasilkan tegangan yang memungkinkan pemrosesan sinyal dan keluaran data yang berharga. Informasi dari bahan sensing ini suatu hari dapat mendukung alat pendengar wearable, pakaian yang berkomunikasi, dan pakaian yang melacak tanda vital.

“Memiliki beberapa serat fungsional memungkinkan seluruh kain untuk mendapatkan makna baru,” kata Fink kepada Tech Briefs.

Cara Membuat Mikrofon Berbasis Kain

Material dimulai sebagai preform persegi panjang “blok” – berukuran sekitar markernya yang tebal. Setelah Anda memanaskan preform, Anda dapat menariknya, gaya taffy, menjadi panjangnya.

Fink dan sekelompok peneliti menguji sensitivitas suara serat dengan melampirkan sensor pada lembar mylar yang digantung. Dengan laser, insinyur mengukur getaran lembar — dan secara ekstensif, serat — sebagai respons terhadap suara yang diputar melalui speaker yang dekat.

Suji tes termasuk berbagai lingkungan, dari perpustakaan yang tenang hingga jalan yang berisik. Serat bergetar dan menghasilkan arus listrik yang proporsional terhadap suara yang diputar.

Selanjutnya, tim menyatukan serat dengan benur konvensional untuk menghasilkan panel kain yang dapat digantung dan dapat dicuci mesin.

“Rasanya hampir seperti jaket ringan — lebih ringan dari denim, tetapi lebih berat dari kemeja gaun,” kata peneliti Elizabeth Meiklejohn dari Rhode Island School of Design (RISD) , yang menyusun kain menggunakan loom standar.

Meiklejohn bekerja dengan tim yang termasuk penulis utama Wei Yan, yang membantu mengembangkan serat sebagai postdoc MIT, Prof. Fink, dan sejumlah siswa dan peneliti tambahan di MIT, Case Western Reserve University, University of Wisconsin at Madison, dan U.S. Army Research Institute of Environmental Medicine.

“Dedikasi mahasiswa, postdoc, dan staf kami untuk mengajukan penelitian, yang selalu membuat saya kagum sangat relevan dengan pekerjaan ini, yang dilakukan selama pandemi,” kata Fink.

Dalam singkat Q&A di bawah ini, Fink menjelaskan mengapa dia memikirkan masa depan ada di kain dan hari “komputer dalam kotak kaca” terhitung mundur.

Tech Briefs: Saya rasa pakaian cerdas belum tentu menjadi tren, jadi mengapa menurut Anda hal itu?

Prof. Yoel Fink: Saya tidak pikir itu ada, itulah mengapa belum menjadi tren!

Orang menyebut bidang ini sebagai wearable, dan saya hanya akan menunjukkan bahwa wearable adalah kata untuk sesuatu yang tidak kita kenakan. Teknologi, teknik, dan bahkan ilmu cara membuat kain — kain dan serat yang asli — melakukan hal-hal khusus baru saja muncul. Masa depan itu terjadi sekarang.

Ide bahwa Anda akan memakai jam tangan atau hiasan dan semua itu, saya pikir, telah menghadapi hambatan adopsi, yang membatasi cakupan dari yang disebut wearable.

Tech Briefs: Jadi, apa yang Anda pertimbangkan sebagai kekurangan wearable tersebut?

Prof. Yoel Fink: Nomor satu berkaitan dengan kenyamanan. Saya pikir kita lebih suka berjalan dengan paling sedikit barang yang mungkin. Nomor dua berkaitan dengan estetika. Mereka tidak sangat estetika. Nomor tiga adalah dalam hal nilai proposisi. Mereka tidak benar-benar mampu memberikan, misalnya, manfaat kesehatan yang kita pikir akhirnya akan diberikan oleh kain. Pada tiga hal tersebut ada ruang untuk perbaikan.

Tech Briefs: Bagaimana rasanya mengenakan serat fungsional Anda?

Prof. Yoel Fink: Kunci adalah mengganggu kain sekecil mungkin — untuk membuatnya terlihat dan terasa seperti kain normal. Dalam hal ini, teknologi pada dasarnya tidak terlihat atau transparan. Jadi, Anda tidak akan dapat melihat kemeja ini dan berkata, “OK, kemeja ini adalah mikrofon, atau kemeja ini memiliki memori, atau kemeja ini mampu melakukan komputasi,” karena teknologi benar-benar berada pada tingkat serat.

Saya pikir hal penting untuk disadari adalah bahwa apa yang kita bicarakan di sini adalah mengubah, di antaranya, estetika teknologi. Anda tidak akan pernah masuk dan berkata, “Oh, mikrofon ini adalah objek keindahan.” Tidak ada museum yang menampilkan mikrofon, kan? Itu adalah objek yang cukup tidak menarik, tetapi jika saya menunjukkan kepada Anda mikrofon kain, Anda akan berkata, “Oh Tuhan, ini bisa sangat estetika.” Ini tidak terlihat seperti teknologi, tetapi sebenarnya adalah.

Tech Briefs: Jadi, bagaimana Anda menampilkan “laporan” serat dengan cara yang berguna bagi pengguna?

Prof. Yoel Fink: Di mana kita sekarang: Kami menghubungkan serat ini ke sirkuit. Sirkuit menangkap informasi dan mengonversinya ke format digital dan memungkinkan pemrosesan sinyal. Sebelum satu tahun, kami menerbitkan makalah yang membicarakan serat digital . Serat itu dapat mengambil sinyal analog dan mengonversinya secara dasar untuk memungkinkan Anda menyimpan informasi digital; itu memiliki memori dan memiliki program komputer. Jadi, sekarang Anda mengambil serat yang dapat mengukur sesuatu, dan Anda memiliki serat lain yang dapat menyimpan dan menganalisisnya. Anda menggabungkan hal-hal ini, dan Anda mulai melihat bagaimana kain akan menjadi komputer. Dan itu adalah tujuan kami. Kami belum sampai di sana sekarang, tetapi kami tidak terlalu jauh.

Tech Briefs: Aplikasi awal seperti apa yang Anda kalpakan untuk mikrofon kain?

Prof. Yoel Fink: Serat atau kain kami menangkap, dalam beberapa hal, soundtrack kehidupan kita. Setiap kali jantung Anda berdetak, setiap kali Anda bernapas, setiap kali Anda membengkokkan lengan, setiap kali Anda berjalan, setiap kali sendi bergerak, setiap kali darah mengalir, ada suara. Kain menangkap semuanya. Semua suara itu masuk ke kain dan hilang sepanjang hari.

Artikel Terkait

Tersusun dalam Pakaian, Benang ‘Cerdas’ Menderita Gas

Kemeja ‘Cerdas’ Memantau Jantung

Jadi, apa yang kita coba lakukan di sini adalah berkata, “Bisakah kita membuat soundtrack kehidupan kita dapat diakses bagi kita?” Kami dapat mendengarkan jantung kita. Ini bukan mendengarkan sinyal listrik jantung. Ini adalah mendengarkan jantung itu sendiri. Jantung adalah pompa, dan kami mendengarkan klep dan operasi pompa itu. Sinyal listrik tidak menceritakan keseluruhan cerita.

Sebuah bagian kedua: Sekarang ada sebagian fraksi populasi yang memiliki masalah jantung. Ada fraksi yang jauh lebih besar dari populasi yang hamil pada suatu titik dalam hidup mereka. Dan salah satu hal yang kita bicarakan adalah bagaimana memantau janin dan mendengarkan cara janin berkomunikasi — melalui suara mereka dan melalui gerakan mereka dan juga melalui jantung mereka. Dengan dapat mendengarkan jantung janin akan memberikan kami informasi luar biasa tentang kesehatan dan kesejahteraan mereka.

Terakhir namun tidak kurang penting: Kelompok yang memiliki defisiensi pendengaran, yang adalah kita semua. Kita semua akhirnya akan memiliki defisiensi pendengaran. Alat pendengar bekerja di lingkungan yang tenang, bukan di lingkungan yang berisik.

Alasan kita memiliki dua telinga dan dua mata adalah karena itu memungkinkan kita untuk mendapatkan perasaan kedalaman dan arah. Untuk pendengaran, itu memungkinkan kita untuk duduk di bar untuk mendengarkan orang yang kita bicarakan meskipun bar jauh lebih berisik. Dengan memiliki banyak serat dalam kain, kami menunjukkan dalam makalah bahwa kami dapat membedakan arah suara. Kami pikir itu bisa sangat transformatif bagi orang yang memiliki alat pendengar dan yang ingin memberikan kemampuan arah pada alat pendengar tersebut.

Tech Briefs: Apa yang akan datang selanjutnya?

Prof. Yoel Fink: Itu disebut Komputasi Kain!

Sekarang saya mengajar kuliah di MIT yang disebut Computing Fabrics di mana kami menunjukkan bagaimana dunia komputasi dan dunia kain sedang bergabung, dan saya pikir itu akan memiliki implikasi luar biasa untuk masa depan kita semua. Hari komputer atau telepon dalam kotak kaca di kantong atau tas kita terhitung mundur. Masa depan komputasi ada di kain.

Apa pendapat Anda? Bagikan pertanyaan dan komentar Anda di bawah.