Учёные из Массачусетского технологического института (MIT) разработали ткань, которая эффективно отфильтровывает звуки, подобно тому, как это делают наушники с функцией шумоподавления. Если технология будет доработана и готовый продукт появится на коммерческом рынке, технология шумоподавления выйдет далеко за пределы наушников.

Источник изображений: techspot.com

Работа учёных основана на предыдущих исследованиях, в рамках которых была создана напоминающая шёлк ткань, способная выступать в качестве микрофона и усиливать звук. Во время проведения того исследования учёные предположили, что этот материал также может стать основой для ткани с шумоподавлением. Сама же ткань не толще человеческого волоса и изготавливается с использованием пьезоэлектрического волокна. При прохождении через волокна тока создаются вибрации, которые при соответствующей настройке могут поглощать звуки.

Такой подход оказался эффективным лишь в маленьких помещениях. Для создания ткани, способной поглощать звук в масштабе полноценной комнаты, исследователи применили другой подход. Вместо создания колебаний при прохождении тока по волокнам они сделали так, чтобы ткань оставалась полностью неподвижной под действием напряжения. Это превращает ткань в своего рода звуковой барьер, работающий как зеркало и отражающий звуки обратно к их источнику.

При тестировании эффективности нового материала было установлено, что в режиме прямого подавления (создание вибраций, как в наушниках с шумоподавлением) громкость звуков снижается до 65 децибел. В это же время при использовании ткани в качестве звукового барьера уровень шума снижается на 75 %. Хотя технология выглядит многообещающей, учёным предстоит провести немало исследований, прежде чем конечный продукт, защищающий от шума, например, целую комнату, появится на рынке.

Исследователи из Института фотонных микросистем Фраунгофера разработали миниатюрный спектрограф, способный анализировать текстильные ткани и определять их состав.

Источник изображения: fraunhofer.de

Сканер работает в ближнем инфракрасном диапазоне и анализирует свет, который отражается от волокон ткани — устройство раскладывает его на диапазоны в длинах волн от 950 до 1900 нм, конвертирует результат в электрические сигналы, которые затем при помощи алгоритмов искусственного интеллекта обрабатывает анализатор. Сравнивая результаты с подготовленной базой данных, ИИ-платформа быстро выдаёт ответ, из каких материалов состоит изучаемый фрагмент ткани.

Оптическое разрешение составляет 10 нм — это значит, что спектрометру под силу идентификация смешанных тканей, например, сочетаний полиэстера и хлопка, пояснил один из авторов изобретения Генрих Грюгер (Heinrich Grüger). Сканер представляет собой устройство со стороной 10 мм и толщиной 6,5 мм. По мнению разработчиков, оно поможет текстильным предприятиям в сортировке материалов для их более эффективной обработки.

Связав такой сканер с камерой мобильного телефона, потребитель получил бы возможность на месте определять, соответствуют ли заявления производителей текстиля действительности. Кроме того, анализатор помог бы выбрать необходимую программу стирки для старой вещи, у которой утеряны бирки. Исследователи говорят, что вместе с цифровыми камерами будут развиваться и спектрометры: характеристики камеры, которая 10 лет назад стоила €500, уступает возможностям модулей на современных телефонах.

Учёные из Университета Ватерлоо (Канада) рассказали о разработке умной ткани, которая меняет свои цвет и форму под воздействием соответственно тепла и электричества. Изобретение может оказаться полезным в самых разных областях, включая виртуальную реальность и робототехнику.

Источник изображения: uwaterloo.ca

Науке уже известны материалы, изменяющие некоторые свои свойства под внешними воздействиями, однако во всех случаях речь идёт только об одном из них, тогда как в новом проекте речь идёт о двух разных свойствах и двух раздражителях. При помощи устройства, похожего на ткацкий станок, учёные объединили в материале полиэтилентерефталат, термохромные микрокапсулы и волокна из нержавеющей стали. Получившаяся ткань, с одной стороны, отличается прочностью, а с другой — сохраняет гибкость и мягкость.

Под воздействием фена при повышении температуры с 20 до 60 °C ткань равномерно меняет цвет с пурпурного на синий, а при последующем охлаждении возвращается к исходному окрасу. Когда же ткань нагревают, подавая на неё электричество, она меняет не только цвет, но и форму. Исследователи даже смогли выборочно активировать разные участки ткани, подавая питание на определённые точки. Материал изменяет свойства при подаче всего 5 В на 20 с — это значит, что его можно будет использовать в небольших портативных устройствах.

Важнейшим достоинством решения является его экономическая эффективность: использованные в проекте полимеры были из переработанного пластика, а значит, он может найти широкое применение в различных областях. Авторы проекта предполагают, что это могут быть приложения виртуальной реальности, искусственного интеллекта и проекты в области робототехники.

Обитающий на Тихоокеанском побережье Америки краб, известный как морской крот (Emerita analoga), при помощи своих гибких конечностей отлично умеет закапываться в песок. Вдохновившись этой особенностью, учёные Калифорнийского университета в Беркли построили его своеобразный роботизированный аналог EMBUR (EMerita BUrrowing Robot — «копающий робот Emerita»).

Источник изображения: engineering.berkeley.edu

У настоящего краба десять ног, а у его роботизированного аналога — только четыре, и их конструкция довольно проста: выдвижной металлический стержень, вдоль которого закреплена полоска ткани. Оказавшись в сыпучей среде, EMBUR начинает продвигаться вниз. При движении наружу нога робота удлиняется и натягивает ткань, которая действует подобно ковшу, собирая песок и перемещаясь в нём. Когда же нога втягивается и укорачивается, ткань провисает и свободно движется сквозь песок, не собирая его. Быстро повторяя эти движения, EMBUR достаточно оперативно зарывается в грунт, а все суставы закрыты резиновой мембраной, что защищает конструкцию от попадания песка внутрь.

Сейчас авторы проекта готовятся адаптировать машину для работы в реальных условиях, чтобы EMBUR когда-нибудь смог использоваться для оценки состава почвы в сельском хозяйстве и на строительных площадках, при сборе научных данных на океанском дне или даже в качестве якоря на морском судне. Кроме того, отмечают учёные, проект частично финансируется NASA — подобная машина пригодится, к примеру, для исследования лунного грунта в тех случаях, когда экскаватор классической конструкции недоступен.

Группа учёных из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) в Сиднее, Австралия, испытала прототип управляемых жидкостью искусственных мышц из силиконовых трубочек. Одежда с вплетёнными в неё «мышцами» будет востребована в широком спектре отраслей.

Источник изображения: Nature

Использовать для работы мышц жидкость, по словам авторов, было решено по причине наиболее быстрого отклика на команды. Предложенные ранее искусственные мышцы с активацией от электрического или теплового воздействия показали относительно низкую скорость реакции. В то же время использование жидкости усложняет процессы изготовления умных тканей и одежды. Важно не только правильно уложить проводящие жидкость каналы, но также не допустить протечек.

Исследователи провели серию экспериментов по созданию вплетённых в ткани искусственных мышц с жидким наполнением. Работа свободно доступна в издании Nature по ссылке. Более того, исследователи продумали последовательность промышленных операций для массового производства подобных «мышц» и ткани на её основе как в виде отдельных встраиваемых участков, так пошив одежды целиком из умного материала.

Идея заключается в том, чтобы оплетать каждое искусственное мышечное волокно спиралью. Спираль не позволит волокну раздуваться в шарик, ограничивая его только продольными сжатием и растяжением. Учёные провели эксперименты для силиконовых волокон с внешним диаметром 0,5 мм. Для практического использования необходимо создать волокна с внешним диаметром менее 0,1 мм. Но для этого предстоит провести ещё ряд научных работ.