北卡罗莱纳州的研究人员正在将木材副产品转化为感官水凝胶，可以对不同的刺激作出反应，并通过先进的制造方法，制成可持续的、可生物降解的智能材料，可用于农业、医疗保健，甚至兽医学。
“未来是更可持续的，纳米技术，纳米材料和生物材料，这些都是未来的一部分，”Lokendra Pal，森林生物材料副教授说自然资源学院．
水凝胶是多孔的聚合材料，含水量高达90%。因为它们重水，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的改变来改变，在遇到特定的刺激时，如温度、压力和水分，发生物理和化学上的变化。这些变化可以通过电子或机械传感器或仅仅通过视觉来监测。
研究人员在森林生物材料部已经通过先进的制造工艺，将大量从树木和农业残留物中获取的羧甲基纤维素和纤维素纳米材料转化为可生物降解的水凝胶。创新是一系列重大问题的可持续解决方案。例如，粮食不安全受到虫害、植物疾病和气候变化的影响。
“我们正在考虑绿色农业，”帕尔说。“一些植物会对不同波长的光做出反应，所以这种材料可以用于温室或其他适宜的地方。波长可以被定向，这样植物就可以生长得更快。农业，特别是在世界上人口最多的地区，将遭受气候变化引起的对植物的过度压力。这些材料可以提供一个微环境来处理它。”
随着世界人口老龄化，对辅助护理、诊断工具和感官设备的需求日益增加。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，还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。”
这种水凝胶是如此的可定制，以至于Pal和他的同事正在探索为动物创造一种类似的镜头。在参与美国国家科学基金会创新团队项目时，他们意识到，从眼部损伤或手术中恢复的动物可以从感觉凝胶型绷带中受益。
“人类可以告诉你他们的眼睛是否有问题，”帕尔说。“因为这些水凝胶有一种感应机制，一个触发器可以使它改变颜色或发生其他反应。动物不能和你说话，但有了这些，你可以看到发生了什么。”
现在的目标是与北卡罗莱纳州的兽医学院合作，进行进一步的研究和测试。虽然这一过程还在进行中，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，同时研究作物保护和有机农业。这个过程也需要高度协作，就像自然资源学院一样。
“如果你看看我们的学院，我们最大的优势之一就是我们不同的系，”帕尔说。“林业可以通过基因和生物技术设计和种植快速生长和无病树木和森林的种子。我们的部门采用了这些材料，并通过更加绿色的化学加工和先进的制造工艺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人的所有方面。通过共同努力，我们可以开始通过可持续的森林管理来种树，并创造未来造福社会和整个环境的生物基材料。”
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