Bu Kumaş Kalp Atışlarınızı Duyuyor!
Piezoelektrik malzemeler içeren iplikler, seslerden elektrik sinyalleri oluşturur.
Bir gün kıyafetlerimiz hayatımızın müziğine kulak misafiri olabilir, etrafımızdaki ve içimizdeki sesleri yakalayabilir.
Yeni bir fiber mikrofon görevi gören kumaş; konuşmaları, hışırtılı yaprakları ve cıvıldayan kuşları alır ve bu akustik sinyalleri elektrik sinyallerine dönüştürür. Nature dergisinde 16 Mart’ta yayınlanan bir rapora göre, bir kumaşa dokunan malzeme, el çırpmalarını ve kullanıcının kalp atışı gibi hafif sesleri bile duyabiliyor. Bu tür kumaşlar, vücut işlevlerini izlemek veya işitmeye yardımcı olmak için rahat, müdahaleci olmayan hatta modaya uygun bir yol sağlayabilir.
Singapur’daki Nanyang Teknoloji Üniversitesi’nde malzeme bilimcisi olan Wei Yan, akustik kumaşların belki yüzlerce yıldır var olduğunu, ancak sesi azaltmak için kullanıldıklarını söylüyor. MIT’de kumaş üzerinde çalışan Yan, mikrofon olarak kumaşın “tamamen farklı bir konsept” olduğunu söylüyor.
Yan ve meslektaşları, insan kulak zarından ilham aldılar. Ses dalgaları kulak zarında salyangoz tarafından elektrik sinyallerine dönüştürülen titreşimlere neden olur. MIT’de malzeme bilimcisi olan Yoel Fink, “Bu kulak zarının liflerden oluştuğu ortaya çıktı” diyor. Kulak zarının iç katmanlarında, kollajen lifler merkezden yayılırken diğerleri eşmerkezli halkalar oluşturur. Fink, çapraz liflerin işitmede rol oynadığını ve insanların ördüğü kumaşlara benzediğini söylüyor.
Bir kulak zarında olanlara benzer şekilde, ses kumaşı nano ölçekte titreştirir. Yeni kumaşta, pamuk lifleri ve Twaron adı verilen biraz sert malzemeden yapılmış diğerleri, gelen sesi verimli bir şekilde titreşimlere dönüştürür. Bu ipliklerle birlikte dokunan, preslendiğinde veya büküldüğünde voltaj üreten piezoelektrik malzemelerin bir karışımını içeren tek bir elyaftır. Piezoelektrik içeren fiberin bükülmesi ve bükülmesi, küçük bir devre kartı aracılığıyla voltajı okuyan ve kaydeden bir cihaza gönderilebilen elektrik sinyalleri oluşturur.
Ekip, hedef sesleri ortam gürültüsünden ayırmak için hangi sinyal işlemenin gerekli olduğunu araştırmaya devam etmesine rağmen, kumaş mikrofonun sessiz bir kitaplıktan yoğun trafiğe kadar çeşitli gürültü seviyelerine duyarlı olduğunu bildiriyor. Yan, giysilere entegre edilen bu sese duyarlı kumaşın normal bir kumaş gibi hissettirdiğini söylüyor. Ve 10 kez yıkadıktan sonra mikrofon olarak çalışmaya devam etti.
Bu çalışmanın bir parçası olmayan İskoçya’nın Edinburgh’daki Kırsal Koleji’nde malzeme bilimcisi olan Vijay Thakur, piezoelektrik malzemelerin, cisimlerin işlevini gözlemlemekten uçak malzemelerinin bütünlüğünü izlemeye kadar uygulamalar için “büyük bir potansiyele” sahip olduğunu söylüyor. Hatta enerji üretimi için önerildiler , ancak birçok kullanımın ürettikleri küçük voltajlarla sınırlı olduğunu söylüyor. Liflerin bu kumaşta yapılma şekli esnek, esnek bir dış malzeme de dahil olmak üzere diğer bileşenler arasında bir piezoelektrik malzeme karışımını sandviçleyerek titreşimlerden gelen enerjiyi piezoelektrik katmana yoğunlaştırır ve ürettiği sinyali güçlendirir.
Konseptin bir kanıtı olarak ekip, kumaşı, kullanıcının kalbini bir stetoskop gibi duyabilen bir gömleğe dahil etti. Thakur, bu şekilde kullanıldığında, kumaş mikrofonun üfürümleri dinleyebileceğini ve bir gün ekokardiyograma, kalbin ultrasonuna benzer bilgiler sağlayabileceğini söylüyor. Bir izleme ve teşhis aracı olarak etkili olduğu kanıtlanırsa, bu tür mikrofonları giysilere yerleştirmek, bir gün doktorların hareketsiz durmakta zorlanan küçük çocuklarda kalp rahatsızlıklarını izlemesini kolaylaştırabilir, diyor.
Ekip ayrıca kumaş mikrofonların işitme ve iletişime yardımcı olabileceğini tahmin ediyor. Ekibin yarattığı başka bir gömlek, gömleğin sırtında aralıklı iki piezoelektrik lif içeriyordu. Her bir lifin sesi ne zaman aldığına bağlı olarak, bu gömlek bir alkışın geldiği yönü tespit etmek için kullanılabilir. Ve bir güç kaynağına bağlandığında, kumaş mikrofonlar sesi bir hoparlör olarak yansıtabilir.
Fink, “Son 20 yıldır kumaşlar hakkında yeni bir düşünce tarzı sunmaya çalışıyoruz” diyor. Kumaşlar, güzellik ve sıcaklık sağlamanın ötesinde, teknolojik sorunların çözülmesine yardımcı olabilir. Ve belki de Fink, teknolojiyi de güzelleştirebileceklerini söylüyor.
Yazan: İlknur YEŞİLYURT
REFERANS
W. Yan ve diğerleri. Tek fiber, nanometre ölçekli titreşimler yoluyla akustik kumaşlar sağlar. Nature. 16 Mart 2022’de çevrimiçi yayınlandı.
Bir yanıt bırakın