北卡罗来纳州的研究人员正在将木材副产品转化为可对不同刺激做出反应的传感水凝胶，并通过先进的制造方法，将其制成可用于农业、卫生保健甚至兽医的可持续的、生物可降解的智能材料。
“未来是更可持续的，纳米技术、纳米材料和生物材料，这些是未来的一部分，”洛肯德拉·帕尔(Lokendra Pal)说自然资源学院．
水凝胶是一种多孔的高分子材料，其含水量高达90%。因为它们是水重的，所以在分子水平上是可渗透的，这意味着它们可以通过化学和机械修饰来改变，当遇到特定的刺激，比如温度、压力和湿度时，它们会发生物理和化学变化。这些变化可以通过电子或机械传感器监测，或仅仅通过视觉。
研究人员在森林生物材料系利用先进的制造技术，将从树木和农业残留物中大量获得的羧甲基纤维素和纤维素纳米材料转化为生物可降解的水凝胶。这种创新是对一系列重大问题的可持续解决方案。例如，粮食不安全受到害虫、植物疾病和气候变化的影响。
帕尔说:“我们正在关注绿色农业。”“一些植物对不同波长的光有反应，所以这种材料可以用于温室或其他适宜的地方。波长可以被引导，这样植物就能生长得更快。农业，特别是在世界上人口最多的地区，将遭受气候变化对植物造成的过度压力。这些材料可以提供一个微环境来处理它。”
随着世界人口的老龄化，对辅助护理、诊断工具和感官设备的需求也越来越大。这种材料甚至可以用于隐形眼镜，满足眼睛的摩擦、氧气和舒适度要求。
帕尔说:“我们可以调整材料的属性，比如氧气传输速率，它们可以根据人们的需求定制，并使用3D打印机按需制造。”“没有放之四海而皆准的。”
这种水凝胶是如此可定制，以至于帕尔和他的同事们正在探索为动物创造一种类似的镜片。在参与美国国家科学基金会(National Science Foundation)的创新团队(Innovation Corps)项目时，他们意识到，从眼睛受伤或手术中恢复的动物可能会受益于感觉凝胶型绷带。
帕尔说:“人类可以告诉你他们的眼睛是否有问题。”“因为这些水凝胶有一个传感机制，触发器可以导致它改变颜色或发生另一种反应。动物不能和你说话，但有了这些，你可以看到发生了什么。”
目前的目标是与北卡罗来纳州立大学兽医学院合作进行进一步的研究和测试。虽然这一过程正在进行中，但该团队可能需要一年时间才能将农业用感官水凝胶推向市场，研究作物保护和有机耕作。这个过程也是高度合作的，就像自然资源学院一样。
帕尔说:“如果你看看我们的学校，你会发现我们最大的优势之一就是我们的不同院系。“林业可以通过基因和生物技术设计和种植种子，使树木和森林生长更快、没有疾病。我们的部门利用这些技术，通过更绿色的化学加工和先进的制造，将它们转化为各种生物制品、生物化学品和生物能源。公园、娱乐和旅游管理着眼于所有人的方面。我们可以一起开始通过可持续的森林管理种植树木，并创造未来的生物基材料，造福社会和整个环境。”
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