Com fibras funcionais, uma camisa se torna um microfone valioso

Um tecido se comporta como um fluido, diz o professor Yoel Fink, do Massachusetts Institute of Technology, o que explica talvez por que os designers muitas vezes se referem ao “fluxo” de uma peça de roupa.

“Os tecidos que estamos vestindo têm pequenas ondas passando por eles”, disse Fink, professor de Ciência dos Materiais do MIT. “Nós não os vemos porque eles são muito pequenos.”

Fink e uma equipe de várias universidades, incluindo a Rhode Island School of Design, criaram um material que captura essas pequenas ondas.

A fibra piezoelétrica funcional, uma vez dobrada, produz uma tensão que permite o processamento do sinal e a saída de dados valiosos. As informações do material de detecção podem um dia apoiar aparelhos auditivos vestíveis, roupas que se comunicam e roupas que rastreiam sinais vitais.

“Ter algumas fibras funcionais permite que um tecido inteiro assuma um novo significado”, disse Fink ao Tech Briefs.

Como fazer um microfone baseado em tecido

O material começa como um “bloco” retangular pré-formado – do tamanho de um marcador grosso. Depois de aquecer a pré-forma, você pode puxá-la, estilo caramelo, em tiras longas.

Fink e um grupo de pesquisadores testaram a sensibilidade ao som da fibra anexando o sensor a uma folha de mylar suspensa. Com lasers, os engenheiros mediram a vibração da folha – e, por extensão, da fibra – em resposta aos sons reproduzidos por um alto-falante próximo.

Os sons de teste incluíram uma variedade de ambientes, de bibliotecas silenciosas a estradas barulhentas. A fibra vibrava e gerava uma corrente elétrica proporcional ao som reproduzido.

Em seguida, a equipe teceu a fibra com fios convencionais para produzir painéis de tecido lavável à máquina.

“Parece quase como uma jaqueta leve – mais leve que jeans, mas mais pesada que uma camisa social”, disse a pesquisadora Elizabeth Meiklejohn, da Rhode Island School of Design (RISD) , que teceu o tecido usando um tear padrão.

Meiklejohn trabalhou com uma equipe que incluiu o autor principal Wei Yan, que ajudou a desenvolver a fibra como pós-doutorando do MIT, o Prof. Fink, e vários outros estudantes e pesquisadores do MIT, Case Western Reserve University, University of Wisconsin at Madison e Instituto de Pesquisa de Medicina Ambiental do Exército dos EUA.

“A dedicação de nossos alunos, pós-doutorandos e funcionários ao avanço da pesquisa, que sempre me surpreendeu, é especialmente relevante para este trabalho, que foi realizado durante a pandemia”, disse Fink.

Em uma breve sessão de perguntas e respostas abaixo, Fink explica por que ele acha que o futuro está nos tecidos e os dias dos “computadores em uma caixa de vidro” estão contados.

Resumos técnicos :Minha impressão é que roupas elegantes não necessariamente pegaram, então por que você acha que sim?

Prof. Yoel Fink: Acho que ainda não existe, e é por isso que não pegou!

As pessoas se referem a esse campo como wearables, e vou apenas salientar que wearables é uma palavra para coisas que não usamos. A tecnologia, a engenharia e até mesmo a ciência de como obter tecidos – tecidos e fibras verdadeiros – para fazer coisas especiais só agora está surgindo. Esse futuro está acontecendo agora.

A ideia de que você vai colocar relógios ou bugigangas e todas essas coisas, eu acho, encontrou obstáculos de adoção, que limitam o horizonte dos chamados wearables.

Resumos técnicos :Então, quais são as deficiências desses wearables na sua opinião?

Prof. Yoel Fink: O número um tem a ver com conveniência. Acho que preferimos andar por aí com o mínimo de coisas que pudermos. O número dois tem a ver com a estética. Não são muito estéticos. O número três é em termos de proposta de valor. Eles não são realmente capazes de fornecer, por exemplo, os benefícios à saúde que achamos que os tecidos eventualmente farão. Nesses três pontos, há espaço para melhorias.

Resumos técnicos :Qual é a sensação de usar suas fibras funcionais?

Prof. Yoel Fink: A chave é interferir o mínimo possível com o tecido em si – para torná-lo parecido com um tecido normal. Nesse aspecto, a tecnologia é essencialmente imperceptível ou transparente. Então, você não seria capaz de olhar para esta camisa e dizer:“OK, esta camisa é um microfone, ou esta camisa tem memória, ou esta camisa é capaz de fazer cálculos”, porque a tecnologia está realmente no nível da fibra.

Acho que o importante é perceber que o que estamos falando aqui é mudar, entre outras coisas, a estética da tecnologia. Você nunca entraria e diria:“Oh, o microfone é esse objeto de beleza”. Não há museus que hospedem microfones, certo? Esses são objetos pouco atraentes, mas se eu lhe mostrasse um microfone de tecido, você diria:“Oh meu Deus, isso pode ser realmente estético”. Não parece tecnologia, mas na verdade é.

Resumos técnicos :Então, como você exibe o “relatório” da fibra de uma forma que seja útil para o usuário?

Prof. Yoel Fink: Onde estamos agora:Conectamos esta fibra a um circuito. O circuito pega as informações e as converte para um formato digital e permite o processamento do sinal. Há um ano, publicamos um artigo que falava sobre uma fibra digital . Essa fibra poderia pegar sinais analógicos e convertê-los basicamente para permitir que você armazene informações digitais; tem memória e tem um programa de computador. Então, agora você está pegando uma fibra que pode medir algo, e você tem outra fibra que pode armazená-lo e analisá-lo. Você junta essas coisas e começa a ver como um tecido vai se tornar um computador. E é isso que pretendemos. Não estamos lá agora, mas não estamos muito longe.

Resumos técnicos :Que tipos de aplicações iniciais você imagina para um microfone de tecido?

Prof. Yoel Fink: Nossas fibras ou tecidos captam, de certa forma, a trilha sonora de nossas vidas. Toda vez que seu coração bate, toda vez que você respira, toda vez que você dobra o braço, toda vez que você anda, toda vez que uma articulação se move, toda vez que o sangue flui, há som. Os tecidos capturam tudo isso. Todo esse som entra em um tecido e se perde durante o dia.

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Então, o que estamos tentando fazer aqui é dizer:“Podemos tornar essa trilha sonora de nossas vidas acessível a nós?” Podemos ouvir o nosso coração. Isso não é ouvir o sinal elétrico do coração. Isso é ouvir o próprio coração. O coração é uma bomba e estamos ouvindo as válvulas e o funcionamento dessa bomba. Os sinais elétricos não contam toda a história.

Uma segunda parte:agora há uma fração da população que tem problemas cardíacos. Há uma fração muito maior da população que engravida em algum momento de suas vidas. E uma das coisas sobre as quais estamos falando é como monitorar o nascituro e ouvir a maneira como o nascituro se comunica – através de seus sons e movimentos e também através de seu coração. Ser capaz de ouvir o coração do nascituro nos dará informações tremendas sobre sua saúde e bem-estar.

Por último, mas não menos importante:os grupos que têm deficiência auditiva, que somos todos nós. Todos nós eventualmente teremos deficiências auditivas. Os aparelhos auditivos funcionam em ambientes silenciosos, não em ambientes barulhentos.

A razão pela qual temos dois ouvidos e dois olhos é porque nos permite ter uma sensação de profundidade e direcionalidade. Para a audição, isso nos permite sentar em um bar para ouvir a pessoa com quem estamos falando, mesmo que o bar seja muito mais alto. Por ter várias fibras em um tecido, mostramos no papel que conseguimos discernir a direção do som. Achamos que isso pode realmente ser transformador para as pessoas que têm aparelhos auditivos e que desejam transmitir uma capacidade direcional para esses aparelhos auditivos.

Resumos técnicos :O que vem a seguir?

Prof. Yoel Fink :Chama-se Fabric Computing!

Agora estou ministrando um curso no MIT chamado Computing Fabrics, onde mostramos como o mundo da computação e o mundo dos tecidos estão convergindo, e acho que isso terá implicações tremendas para o futuro de todos nós. Os dias do computador ou telefone em uma caixa de vidro em nosso bolso ou carteira estão contados. O futuro da computação está nos tecidos.

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