Gør trærester til smarte hydrogeler

NC -statens forskere gør træbiprodukter til sensoriske hydrogeler, der kan reagere på forskellige stimuli og, gennem avancerede fremstillingsmetoder, gøres til bæredygtige, bionedbrydelige smarte materialer, der kan bruges i landbruget, sundhedspleje og endda veterinærmedicin.

"Fremtiden er mere bæredygtig, og nanoteknologi, nanomaterialer og biomaterialer, det er en del af den fremtid, "sagde Lokendra Pal, en lektor i skovbiomaterialer i College of Natural Resources.

Hydrogeler er porøse, polymere materialer, der er op til 90 procent vand. Fordi de er vandtunge, de er gennemtrængelige på molekylært niveau, hvilket betyder, at de kan ændres ved kemiske og mekaniske ændringer for at ændre fysisk og kemisk, når de mødes med visse stimuli, som temperatur, tryk og fugt. Disse ændringer kan overvåges af elektriske eller mekaniske transducere eller simpelthen ved syn.

Forskere i Institut for Skovbiomaterialer har vendt carboxymethylcellulose og cellulosananomaterialer, som er rigeligt tilgængelige fra træer og landbrugsrester, til bionedbrydelige hydrogeler ved hjælp af avanceret fremstilling. Innovationen er en bæredygtig løsning på en række store problemer. Tage, for eksempel, fødevaresikkerhed, som er påvirket af skadedyr, plantesygdomme og klimaforandringer.

"Vi ser på grønt landbrug, "Pal sagde." Nogle planter reagerer på forskellige bølgelængder af lys, så materialet kan bruges i drivhuse eller andre modtagelige steder. Bølgelængder kan rettes, så planterne kan vokse hurtigere. Landbrug, især i de mest befolkede områder i verden, vil lide af unødig belastning af planterne forårsaget af klimaændringer. Disse materialer kan give et mikromiljø til at håndtere det. "

Og som verdens befolkning ældes, der er et stigende behov for assisteret pleje, diagnostiske værktøjer og sanseindretninger. Materialet kan endda bruges i kontaktlinser, møde øjnes friktion, krav til ilt og komfort.

"Vi kan justere materialernes egenskaber, som ilttransmissionshastighed, og de kan tilpasses til folks behov og fremstilles efter behov ved hjælp af en 3D -printer, "Sagde Pal." Der er ingen one-size-fits-all. "

Hydrogelerne er så tilpassede, at Pal og hans kolleger undersøger at skabe en lignende linse til dyr. Mens han deltog i National Science Foundation's Innovation Corps -program, de indså, at dyr, der var ved at komme sig efter øjenskader eller operationer, kunne have gavn af en sanselig geltype bandage.

"Mennesker kan fortælle dig, om de har problemer med deres øjne, "Sagde Pal." Fordi disse hydrogeler har en sansemekanisme, en udløser kan få den til at skifte farve eller få en anden reaktion. Dyr kan ikke tale med dig, men med disse, du kan se, hvad der foregår. "

Målet er nu at samarbejde med NC State's College of Veterinary Medicine for yderligere forskning og test. Mens denne proces er i gang, der kan gå et år, indtil teamet bringer sensoriske hydrogeler til landbruget på markedet, studerer plantebeskyttelse og økologisk landbrug. Den proces, også, er meget samarbejdsvillig, ligesom College of Natural Resources er.

"Hvis du ser på vores kollegium, en af ​​vores største styrker er vores forskellige afdelinger, "Pal sagde." Skovbrug kan genetisk og bioteknologisk designe og plante frø til hurtigere voksende og sygdomsfrie træer og skove. Vores afdeling tager dem og arbejder gennem mere grøn kemisk forarbejdning og avanceret fremstilling for at omdanne dem til forskellige bioprodukter, biokemikalier og bioenergi. Parker, Rekreation og turismestyring ser på alle de menneskelige aspekter. Sammen kan vi begynde at dyrke træer gennem bæredygtig skovforvaltning og skabe fremtidige biobaserede materialer, der gavner samfundet såvel som miljøet som helhed. "