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新型纤维可发出和检测声波

  新光纤可以发送和检测声波

  研究人员展示了他们开发的探测和检测声波的纤维。几个世纪以来,“人造纤维”是指服装和绳索的原材料。在信息时代,纤维的含义已经成为通讯网络中携带数据的玻璃丝。然而,麻省理工学院电子研究实验室副教授Yule Finke认为,用于纺织品或纤维的纤维过于被动,过去十年来,他的实验室一直致力于开发具有更先进性能的纤维,在最近的一期“自然材料”杂志上,芬克及其合作者宣布了一种具有里程碑意义的新型功能性纤维:一种可检测和生产纤维的声音,这种纤维的应用包括:可用作麦克风捕捉声音或监测身体功能;或者是测量毛细血管中血流量或压力的精细单丝。新型纤维的核心是塑料具有不对称分子,
普通光纤采用可加热的“预制棒”制成,导线采用大圆柱形冷却单体材料制成,而Fink Laboratories开发的光纤则采用精细的几何形状几种不同材料的排列使其在加热和拉伸过程中保持完好。
\\ u0026>新型声纤维的核心是麦克风常用的塑料。这种塑料的氟含量允许研究人员确保其分子处于不平衡状态,即使在加热和拉伸过程中,在每一侧都具有氟原子和氢原子。这个分子的不对称性给出了塑性的“压电性”,这意味着当施加电场时,它会改变形状。
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传统的压电麦克风,电场是由金属电极产生的。但是,在光纤麦克风中,拉伸过程会使金属电极失去形状。因此,研究人员取代了含有石墨的导电塑料。导电塑料在加热时产生致密的液体,保持比金属电极更高的粘度。这不仅防止了最关键的材料的混合,而且使纤维具有正常的厚度。
\\ u0026>纤维伸展后,研究人员需要将所有的压电分子排列在同一个方向上。此时,需要强大的电场(比在雷暴中点燃闪电的电场强20倍)。由于光纤在任何地方都很窄,所以会产生一个微小的闪电球,破坏周围的物质。
\\ u0026>发音纤维是多功能的 - 尽管制造工艺的这种微妙的平衡,研究人员能够在实验室制造这种功能性纤维。如果这些光纤连接到电源并施加正弦电流,则这些光纤振动(该周期是非常稳定的交流电)。如果让音频震动并将其放在耳边,则可以听到不同的音符或发出的声音。在“自然 - 材料”一书中,研究人员更严格地测量了纤维的声学特性。由于水的传导性比空气好,因此将光纤放置在标准声能转换器的对面,交替发出光纤可检测的声波,以及光纤声波发出的光线。
\\ u0026>研究人员希望最终能够将这些实验光纤的性能结合在一根光纤中。例如,强烈的振动可以改变反射光纤的光学特性,使光纤织物能够光学通信。除了可穿戴麦克风和生物传感器之外,光纤应用还包括监测海洋中水流量的网,以及使用相当于数百万个微小声学传感器的高分辨率,大面积声纳成像系统。研究人员说,使用相同的机制,压电元件可以反过来转换电力运动。 (来源:冯卫东科技日报)

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