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Zhejiang Leinuo Textiltechnologie Co., Ltd

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Ein Stoff, der Geräusche „hören“ kann

Zeit: 2022-06-27 Zugriffe: 28

Die kontinuierliche Entwicklung der Fasertechnologie hat es ermöglicht, ein breiteres Anwendungsspektrum für traditionelle Stoffe zu erforschen. In der Natur spielen Fasern oft eine Rolle bei der Schallübertragung. Im menschlichen Gehör besteht zum Beispiel das Trommelfell, das für die Auflösung der akustischen Impedanzfehlanpassung zwischen der Luft im Gehörgang und der Flüssigkeit im Innenohr verantwortlich ist, aus hochmoduligen Fasern. Das Trommelfell wandelt den Schalldruck in den Knochen des Mittelohrs in mechanische Schwingungen um, die dann an die Cochlea im Innenohr weitergeleitet werden. In der Cochlea lenken faserartige Haarbündel ab und wandeln schließlich mechanische Schwingungen in elektrische Signale um, die vom Nervensystem empfangen werden.

Inspiriert von dem Leitungsmechanismus, durch den das Gehör Schalldruck in mechanische Schwingungen und dann mechanische Schwingungen in elektrische Signale umwandelt, und der Bedeutung von Fasern im Gehörsystem, entwarf das Team von Professor Yoel Fink am MIT ein akustisches Gewebe. Im Gegensatz zur komplexen dreidimensionalen Struktur des Gehörs ist das Gewebe flach und besteht aus einer Gewebematrix mit darin eingewebten Fasersensoren. Die Gewebematrix kann Schalldruck effizient in mechanische Schwingungen wie das Trommelfell umwandeln, und der Fasersensor kann mechanische Schwingungen wie die Cochlea in elektrische Signale umwandeln.

Es zeigt sich, dass die durch mechanische Vibration erzeugte Verformungsenergie effizient im Faserkern konzentriert und verteilt werden kann. Die asymmetrische Struktur der Faser ermöglicht es der Faser, während der Verformung eine größere Dehnung zu erzeugen. Daher verwendete das Forschungsteam eine auf Faserproduktion basierende Thermoziehtechnologie, um eine große Anzahl von Fasern herzustellen, die aus sechs Materialien für den Sensor bestanden, darunter ein Kern aus P(VDF-TrFe) und piezoelektrischen Bariumtitanat (BaTiO3)-Keramikpartikeln, an Elektrode bestehend aus Nanokohlenstoffpulver und Polyethylen, einer Kupferdrahtelektrode und einem SEBS-Elastomer.

To prepare highly sensitive acoustic fabrics, we designed a woven fabric consisting of Baumwollgarn (warp) and high modulus Twaron filament (weft), and then directly woven heat-drawn fibers into the fabric substrate, as a control of pure cotton fabric of the same size. Finally, it was found that the acoustic response of Twaron/ cotton fabric was much higher than that of pure cotton fabric. At the same sound frequency, Twaron/ cotton fabric had a low order mechanical vibration mode, which induced the fiber to produce a higher vibration amplitude and bending deformation in only one direction. Moreover, after 10 machine washing cycles, the electrical and acoustic properties can still be maintained.

Gewebter Akustikstoff aus Twaron/Baumwolle zu einem Kleidungsstück, das die Richtung einer Schallquelle genau erkennt. Die Richtungsüberwachung von Schallquellen kann für Hörgeräteträger sehr hilfreich sein und verspricht, Hintergrundgeräusche zu eliminieren, während sie nur Geräusche in einer bestimmten Richtung hören können, sowie für Strafverfolgungsbehörden, die versuchen, die Quelle von Schüssen zu erkennen. Darüber hinaus kann das Kleidungsstück im Bereich der Biomedizin als Stethoskop fungieren und eine neue Lösung für die komfortable, kontinuierliche Echtzeit- und Langzeitüberwachung der menschlichen Herz- und Atemwegsgesundheit bieten.

Zusätzlich zum Erfassen von Geräuschen kann der Stoff auch hörbare Geräusche wiedergeben. Die beiden T-Shirts ermöglichen eine bidirektionale akustische Kommunikation mit abgestimmter Zeitbereichswellenform und Frequenzspektrum zwischen gesendeter und empfangener Sprache. Dies ist der Realisierung einer akustischen Kommunikation von Person zu Person förderlich und hat eine gute Anwendungsaussicht für gehörlose oder schwerhörige Menschen, verdeckte Kommunikation und sogar Unterwasserkommunikation.


(Quelle: Offizielles Konto von China Textile Leader)

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