该面料制成的背心接触到人体胸部，可以监测心跳。受访者供图

■本报记者 沈春蕾

这是一件神奇的背心。穿上它，就能清楚地听见心跳。

它的特殊之处在于面料。其主要研发者、当时在美国麻省理工学院（MIT）从事博士后工作的严威告诉《中国科学报》：“我们使用的不是普通纱线，而是智能声学纤维。”

3月17日，MIT教授Yoel Fink团队在《自然》报道了他们最新研发的一款声学织物。它可以像人的耳朵一样，首先将声音转换为机械振动，然后转换为电信号，从而通过这种方式，听见并记录微弱的声音。

与此同时，它并不娇气，多次机洗都完好无损。

严威是论文第一作者，现任新加坡南洋理工大学电气与电子工程学院及材料科学与工程学院双聘助理教授、博士生导师。

灵感来自人耳

音乐大厅墙面的隔音棉、地毯，这些织物都起到了吸收声音的作用。

近年来，随着声学织物这门学科的出现，学术界一直将织物用作高效的声音吸收器。那么，织物是否可以作为一个有效的声音收集器监测并处理微弱的可听信号呢？

这是一个前所未有、具有挑战性的问题。

Fink团队选择向这个难题发起攻关，最终人耳给研究团队提供了灵感。

研究团队设计了一款全新的声学织物。与听觉系统复杂的三维结构不同，这款织物是平面状的，由织物基体与编织进去的纤维传感器组成。其中，织物基体由高模量纱线与棉线构成，可像鼓膜一样高效地将声压转化为机械振动。然后，纤维传感器像耳蜗一样将机械振动转化为电信号，从而监测并记录声音。

无论是在安静的图书馆，还是交通繁忙的道路上，这种织物都可以捕捉声音，并且还能确定诸如拍手之类的突然响声的精确方向。由于声音的分贝不同，纤维振动并产生了与外界声音强度成比例的电流，就好像手持麦克风。

面料舒适洗不坏

新的问题也随之出现，这类全新的声学织物能否像普通衣服一样穿戴舒适、美观、透气、防汗且耐受机洗？

研究表明，这种类似橡皮泥的纤维可以承受复杂的弯曲与扭曲等变形，其电容在3000次弯曲或扭曲循环变形后仍保持稳定不变。

关于热拉技术，严威介绍，该技术可以将具有不同的电、光、声、热和机械性能的材料，甚至微纳芯片一步集成到单根纤维中，所制备的纤维具有极其精致的宏观和微观结构和复杂多样的功能。随后，Fink团队将传统纱线与热拉制纤维用标准织机编织出面料。“它比粗斜纹棉布轻，但又比衬衫面料重，穿在身上就像一件轻薄的马甲。”团队研究人员这样说。

这款声学织物面料不仅穿着舒适，还洗不坏。经过10次机洗循环测试后，织物依旧保持稳定的电学特性与声学特性。为了进一步测试面料的性能，严威将该面料制成的背心接触到人体胸部，从而准确捕获到一名志愿者的心跳，以及心跳的细微变化。

严威说：“这种织物可以不知不觉地与人体皮肤接触，使佩戴者能够以舒适、连续、实时和长期的方式监测自己的心脏和呼吸健康状况。”

除了监测心跳和呼吸之外，Fink团队还发现，如果将声学织物做成孕妇服，可以帮助监测胎儿心跳。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-022-04476-9