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Nuevo «tejido acústico» escucha los sonidos de tu corazón

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Nuevo «tejido acústico» escucha los sonidos de tu corazón

Un equipo del MIT ha diseñado una ‘tela acústica’, tejida con fibra diseñada a partir de un material ‘piezoeléctrico’ que produce una señal eléctrica cuando se dobla o deforma mecánicamente, lo que permite que la tela convierta las vibraciones del sonido en señales eléctricas. 1 crédito

Inspirado en el oído humano, un nuevo tejido acústico convierte los sonidos audibles en señales eléctricas.

¿Tiene problemas para escuchar? Solo súbete la camisa. Esta es la idea de un nuevo «tejido acústico» desarrollado por los ingenieros de[{» attribute=»»>MIT and collaborators at Rhode Island School of Design.

The team has designed a fabric that works like a microphone, converting sound first into mechanical vibrations, then into electrical signals, similarly to how our ears hear.

All fabrics vibrate in response to audible sounds, though these vibrations are on the scale of nanometers — far too small to ordinarily be sensed. To capture these imperceptible signals, the researchers created a flexible fiber that, when woven into a fabric, bends with the fabric like seaweed on the ocean’s surface.

The fiber is designed from a “piezoelectric” material that produces an electrical signal when bent or mechanically deformed, providing a means for the fabric to convert sound vibrations into electrical signals.

The fabric can capture sounds ranging in decibel from a quiet library to heavy road traffic, and determine the precise direction of sudden sounds like handclaps. When woven into a shirt’s lining, the fabric can detect a wearer’s subtle heartbeat features. The fibers can also be made to generate sound, such as a recording of spoken words, that another fabric can detect.

MIT Acoustic Fabric Woven Fibers

The team wove the fiber with yarns to produce panels of drapable, machine-washable fabric. Credit: Greg Hren

A study detailing the team’s design was published on March 16, 2022, in Nature. Lead author Wei Yan, who helped develop the fiber as an MIT postdoc, sees many uses for fabrics that hear.

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“Wearing an acoustic garment, you might talk through it to answer phone calls and communicate with others,” says Yan, who is now an assistant professor at the Nanyang Technological University in Singapore. “In addition, this fabric can imperceptibly interface with the human skin, enabling wearers to monitor their heart and respiratory condition in a comfortable, continuous, real-time, and long-term manner.”

Yan’s co-authors include Grace Noel, Gabriel Loke, Tural Khudiyev, Juliette Marion, Juliana Cherston, Atharva Sahasrabudhe, Joao Wilbert, Irmandy Wicaksono, and professors John Joannopoulos and Yoel Fink at MIT, along with Anais Missakian and Elizabeth Meiklejohn at Rhode Island School of Design (RISD), Lei Zhu from Case Western Reserve University, Chu Ma from the University of Wisconsin at Madison, and Reed Hoyt of the U.S. Army Research Institute of Environmental Medicine.

Sound layering

Fabrics are traditionally used to dampen or reduce sound; examples include soundproofing in concert halls and carpeting in our living spaces. But Fink and his team have worked for years to refashion fabric’s conventional roles. They focus on extending properties in materials to make fabrics more functional. In looking for ways to make sound-sensing fabrics, the team took inspiration from the human ear.

Audible sound travels through air as slight pressure waves. When these waves reach our ear, an exquisitely sensitive and complex three-dimensional organ, the tympanic membrane, or eardrum, uses a circular layer of fibers to translate the pressure waves into mechanical vibrations. These vibrations travel through small bones into the inner ear, where the cochlea converts the waves into electrical signals that are sensed and processed by the brain.

Loom Weaving Acoustic Fabric

The acoustic fiber can be woven with conventional yarns using a traditional loom. Credit: Courtesy of the Fink Lab

Inspired by the human auditory system, the team sought to create a fabric “ear” that would be soft, durable, comfortable, and able to detect sound. Their research led to two important discoveries: Such a fabric would have to incorporate stiff, or “high-modulus,” fibers to effectively convert sound waves into vibrations. And, the team would have to design a fiber that could bend with the fabric and produce an electrical output in the process.

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With these guidelines in mind, the team developed a layered block of materials called a preform, made from a piezoelectric layer as well as ingredients to enhance the material’s vibrations in response to sound waves. The resulting preform, about the size of a thick marker, was then heated and pulled like taffy into thin, 40-meter-long fibers.

Lightweight listening

The researchers tested the fiber’s sensitivity to sound by attaching it to a suspended sheet of mylar. They used a laser to measure the vibration of the sheet — and by extension, the fiber — in response to sound played through a nearby speaker. The sound varied in decibel between a quiet library and heavy road traffic. In response, the fiber vibrated and generated an electric current proportional to the sound played.

“This shows that the performance of the fiber on the membrane is comparable to a handheld microphone,” Noel says.

Woven Acoustic Fabric

In addition to wearable hearing aids, clothes that communicate, and garments that track vital signs, acoustic fabrics serve as dust-sensing spacecraft skin, and crack-detecting building coverings. Credit: Courtesy of the Fink Lab

Next, the team wove the fiber with conventional yarns to produce panels of drapable, machine-washable fabric.

“It feels almost like a lightweight jacket — lighter than denim, but heavier than a dress shirt,” says Meiklejohn, who wove the fabric using a standard loom.

She sewed one panel to the back of a shirt, and the team tested the fabric’s sensitivity to directional sound by clapping their hands while standing at various angles to the shirt.

“The fabric was able to detect the angle of the sound to within 1 degree at a distance of 3 meters away,” Noel notes.

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The researchers envision that a directional sound-sensing fabric could help those with hearing loss to tune in to a speaker amid noisy surroundings.

Shirt Acoustic Fabric

Two panels of acoustic fabric sewed to the back of a dress shirt are able to determine the direction of sudden sounds such as handclaps. Credit: Courtesy of the Fink Lab

The team also stitched a single fiber to a shirt’s inner lining, just over the chest region, and found it accurately detected the heartbeat of a healthy volunteer, along with subtle variations in the heart’s S1 and S2, or “lub-dub” features. In addition to monitoring one’s own heartbeat, Fink sees possibilities for incorporating the acoustic fabric into maternity wear to help monitor a baby’s fetal heartbeat.

Finally, the researchers reversed the fiber’s function to serve not as a sound-detector but as a speaker. They recorded a string of spoken words and fed the recording to the fiber in the form of an applied voltage. The fiber converted the electrical signals to audible vibrations, which a second fiber was able to detect.

In addition to wearable hearing aids, clothes that communicate, and garments that track vital signs, the team sees applications beyond clothing.

“It can be integrated with spacecraft skin to listen to (accumulating) space dust, or embedded into buildings to detect cracks or strains,” Yan proposes. “It can even be woven into a smart net to monitor fish in the ocean. The fiber is opening widespread opportunities.”

“The learnings of this research offers quite literally a new way for fabrics to listen to our body and to the surrounding environment,” Fink says. “The dedication of our students, postdocs and staff to advancing research which has always marveled me is especially relevant to this work, which was carried out during the pandemic.”

Reference: “Single fibre enables acoustic fabrics via nanometre-scale vibrations” by Wei Yan, Grace Noel, Gabriel Loke, Elizabeth Meiklejohn, Tural Khudiyev, Juliette Marion, Guanchun Rui, Jinuan Lin, Juliana Cherston, Atharva Sahasrabudhe, Joao Wilbert, Irmandy Wicaksono, Reed W. Hoyt, Anais Missakian, Lei Zhu, Chu Ma, John Joannopoulos and Yoel Fink, 16 March 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-04476-9

This research was supported in part by the US Army Research Office through the Institute for Soldier Nanotechnologies, National Science Foundation, Sea Grant NOAA.

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Cancelado el lanzamiento final del cohete Delta IV Heavy justo antes del despegue

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Cancelado el lanzamiento final del cohete Delta IV Heavy justo antes del despegue

ACTUALIZACIÓN: El lanzamiento del cohete Delta IV Heavy se pospuso hasta el viernes 29 de marzo a la 1:37 p. m. EDT, debido a un problema con el gasoducto de nitrógeno. Live Science transmitirá en vivo el próximo intento de lanzamiento en ese momento. aquí está declaración completa publicado por United Launch Alliance:

«El lanzamiento de un United Launch Alliance Delta IV Heavy que transportaba la misión NROL-70 para la Oficina Nacional de Reconocimiento fue cancelado debido a un problema con el gasoducto de nitrógeno que proporciona presión neumática a los sistemas del vehículo de lanzamiento. El equipo ha iniciado operaciones para asegurar El lanzamiento está programado para el viernes 29 de marzo a la 1:37 p.m.EDT.

El último cohete Delta de United Launch Alliance (ULA) está programado para lanzarse mañana (29 de marzo) a las 13:37 ET (17:37 GMT) en una misión clasificada para la Oficina Nacional de Reconocimiento (NRO) de los Estados Unidos, y Puedes verlo en vivo aquí.

El lanzamiento pondrá fin a 64 años de la flota de cohetes Delta, diseñados para transportar grandes cargas útiles al espacio. El cohete pesado Delta IV, que es el decimosexto de su tipo lanzado desde 2004, transportará carga secreta durante su despegue final desde el Complejo de Lanzamiento Espacial-37 en la estación espacial de Cabo Cañaveral en Florida.

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Nueva imagen del agujero negro de la Vía Láctea muestra un campo magnético en espiral: NPR

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Nueva imagen del agujero negro de la Vía Láctea muestra un campo magnético en espiral: NPR

Por primera vez observamos el agujero negro de Sagitario A* en luz polarizada. La colaboración del Event Horizon Telescope dice que la imagen ofrece una nueva mirada al «campo magnético alrededor de la sombra del agujero negro» en el centro de la Vía Láctea.

Colaboración EHT


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Por primera vez observamos el agujero negro de Sagitario A* en luz polarizada. La colaboración del Event Horizon Telescope dice que la imagen ofrece una nueva mirada al «campo magnético alrededor de la sombra del agujero negro» en el centro de la Vía Láctea.

Colaboración EHT

El agujero negro en el centro de nuestra galaxia ha sido comparado con un donut, y resulta que ese donut tiene remolinos. Los científicos compartieron una nueva imagen fascinante el miércoles, que muestra a Sagitario A* con un detalle sin precedentes. La imagen de luz polarizada muestra la estructura del campo magnético del agujero negro en forma de una llamativa espiral.

«Lo que estamos viendo ahora es que hay campos magnéticos fuertes, retorcidos y organizados cerca del agujero negro en el centro de la Vía Láctea», dijo Sara Issaoun, codirectora del proyecto y becaria Einstein en el programa de la Vía Láctea. Becas Hubble de la NASA. Centro Harvard y Smithsonian de Astrofísica, dijo en un declaración sobre la imagen.

La imagen captura lo que la colaboración del Event Horizon Telescope llama una «nueva vista del monstruo que acecha en el corazón de la Vía Láctea».

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La analogía del donut también se aplica a la distancia: debido a la distancia entre la Vía Láctea y la Tierra, mirarla desde nuestro planeta es como ver un donut en la superficie de la Luna.

Sagitario A*, también llamado a menudo Sgr A*, está aproximadamente a 27.000 años luz de la Tierra. La primera imagen del agujero negro supermasivo se publicó hace dos años y muestra gas brillante alrededor de un centro oscuro, y carece de los detalles de la nueva imagen.

El agujero negro supermasivo Sagitario A* es visible a la izquierda, en luz polarizada. La imagen central insertada muestra la emisión polarizada del centro de la Vía Láctea, capturada por SOFIA. La imagen de fondo muestra el mapeo de la emisión de polvo polarizado a través de la Vía Láctea realizado por la Colaboración Planck.

S. Issaoun, Colaboración EHT


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S. Issaoun, Colaboración EHT

El agujero negro supermasivo Sagitario A* es visible a la izquierda, en luz polarizada. La imagen central insertada muestra la emisión polarizada del centro de la Vía Láctea, capturada por SOFIA. La imagen de fondo muestra el mapeo de la emisión de polvo polarizado a través de la Vía Láctea realizado por la Colaboración Planck.

S. Issaoun, Colaboración EHT

Se sabe que los agujeros negros son «efectivamente invisibles», como se muestra La NASA dice. Pero afectan significativamente el espacio que los rodea, más obviamente al crear un disco de acreción: un remolino de gas y material que orbita una región central oscura.

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La primera imagen de un agujero negro se publicó en 2019, cuando el proyecto Event Horizon Telescope compartió una imagen del agujero negro en el centro de la galaxia Messier 87 (M87), a unos 55 millones de años luz de la Tierra en el cúmulo de galaxias Virgo. . Aunque está más lejos, el agujero negro conocido como M87* es mucho más grande que Sagitario A*.

Cuando los investigadores compararon recientemente vistas de los dos agujeros negros en luz polarizada, quedaron sorprendidos por sus características comunes, siendo las más espectaculares estos remolinos.

«Además del hecho de que Sgr A* tiene una estructura de polarización sorprendentemente similar a la observada en el agujero negro M87*, mucho más grande y poderoso», dijo Issaoun, «hemos aprendido que los campos magnéticos fuertes y ordenados son esenciales para cómo funcionan los agujeros negros». Los agujeros interactúan con el gas y la materia que los rodea”.

Las imágenes lado a lado de M87* y Sagitario A* revelan que los agujeros negros supermasivos tienen estructuras de campo magnético similares, lo que sugiere que los procesos físicos que gobiernan los agujeros negros supermasivos pueden ser universales.

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Desde un punto de vista práctico, los agujeros negros presentan una diferencia sorprendente: mientras que M87* tiene la habilidad de permanecer estable, nuestro Sgr A* «cambia tan rápidamente que no se queda quieto para tomar fotografías», dijeron los investigadores en su comunicado de prensa. .

En el momento en que se capturaron las observaciones de Sgr A*, la colaboración del EHT estaba utilizando ocho telescopios en todo el mundo, uniéndolos para crear un instrumento del tamaño de un planeta, aunque virtual. Los resultados de su trabajo fueron publicados el miércoles en Cartas de la revista astrofísica..

Se espera que la colaboración observe a Sgr A* nuevamente en abril.

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¿Cuándo ocurre el eclipse solar en Michigan? Encuentra tu código postal

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