Även om färg är en av de primära indikatorerna på försäljningsframgång inom modeindustrin, är det också en av världens största källor till vattenföroreningar. Faktum är att textilfabriker ofta dumpar kvarvarande färgämnen och farliga kemikalier i kanaler, bäckar och floder.

Vid NC State har forskare från College of Natural Resources och Wilson College of Textiles utvecklat en process som en dag skulle kunna lösa detta problem - och det involverar användningen av nanoskopiska partiklar utvunna från trä.

"Textilfabriker använder färgämnen och andra färgämnen som är mycket giftiga", säger Nathalie Lavoine, biträdande professor vid institutionen för skogsbiomaterial. "Att använda nanocellulosa är en väg framåt mot hållbar bearbetning."

Nanocellulosa är ett naturligt förekommande ämne som utvinns ur cellulosa - huvudämnet i en växts cellväggar. Det är uppdelat i två typer:nanokristaller och nanofibriller, som båda är biologiskt nedbrytbara och giftfria. Den förra är också starkare än stål.

Med finansiering från Research Opportunity Seed Fund Program vid Wilson College of Textiles har Lavoine och hennes medarbetare utvecklat en process som gör det möjligt för dem att använda nanocellulosa för att producera klädesplagg med iriserande drag som liknar det regnbågsfärgade skimret som syns på fiskfjäll, fågelfjädrar och insektskroppar.

"Forskare har vetat hur man gör iriserande filmer med dessa nanopartiklar," sa Lavoine. "Men hittills har det inte funnits något sätt att applicera dessa partiklar på textilier."

Forskarna extraherar cellulosa från flis och massan som används vid papperstillverkning och kombinerar den med vatten och behandlar den resulterande blandningen med syra för att avslöja nanokristaller. De renar sedan blandningen för att avlägsna oönskade komponenter.

När reningsprocessen är klar lägger forskarna blandningen till ramar så att den kan stelna till plastliknande filmer. Sedan, med hjälp av ett datorstödt designbord, skar de filmerna i former och mönster som kan tryckas på klädesplagg.

Lavoine sa att användningen av nanocellulosa i textilier säkerställer en hållbar användning av naturresurser, vilket öppnar en väg för nya användningar av både lågvärdigt trä och traditionella timmerkällor. Det kan också minska färgföroreningar från modeindustrin.

FN:s miljöprogram fann att inte bara färgningsprocessen för tyger är den näst största källan till vattenförorening, utan att modeindustrin ensam producerar 20 % av världens avloppsvatten.

Även om Lavoine och hennes medarbetare inte har kommit på hur de ska tillhandahålla alla färger, arbetar de för närvarande med det. De testar också appliceringen av nanocellulosa på en mängd andra föremål, inklusive telefonfodral.

"Vi kan utöka detta arbete till mycket mer än textilier," sa Lavoine. "Den enda gränsen är vår fantasi."

Lavoine och hennes medarbetare presenterade nyligen sina arbeten vid 2022 ACCelerate Festival i Washington, D.C. Det tre dagar långa evenemanget, som arrangeras på Smithsonian National Museum of American History, visar upp "kreativ utforskning och forskning i sambandet mellan vetenskap, teknik, konst och design " över Atlantkustens konferens.

Framöver kommer forskarna att samarbeta med NSF I-Corps för att kommersialisera deras arbete. Utbildningsprogrammet syftar till att hjälpa NC State-forskare att överföra sina idéer och uppfinningar till marknaden genom kundupptäckt och marknadsundersökningar.

"Det finns fortfarande mycket forskning att göra," sa Lavoine. "Men i slutändan skulle vi vilja hitta en eller två branschpartner som kan tillföra kommersiellt värde till detta projekt." + Utforska vidare

Forskare hittar ett miljövänligt sätt att färga blå jeans