虽然颜色是时装业销售成功的主要指标之一，但它也是世界上最大的水污染源之一。事实上，纺织厂经常将残留的染料和危险化学品倾倒到运河、溪流和河流中。

在北卡罗来纳州，自然资源学院和威尔逊纺织学院的研究人员开发了一种工艺，有朝一日可以解决这个问题——它涉及使用从木材中提取的纳米粒子。

“纺织厂使用有毒的染料和其他着色剂，”森林生物材料系助理教授 Nathalie Lavoine 说。“使用纳米纤维素是实现可持续加工的一种方式。”

纳米纤维素是一种从纤维素中提取的天然物质——纤维素是植物细胞壁的主要物质。它分为两种类型：纳米晶体和纳米纤维，它们都是可生物降解的且无毒的。前者也比钢强。

在威尔逊纺织学院研究机会种子基金计划的资助下，Lavoine 和她的合作者开发了一种工艺，使他们能够使用纳米纤维素生产具有虹彩特征的服装，类似于鱼鳞、鸟类羽毛上的彩虹色微光和昆虫尸体。

“研究人员已经知道如何用这些纳米粒子制作虹彩薄膜，”拉沃因说。“但直到现在，还没有办法将这些颗粒应用于纺织品。”

研究人员从木片和造纸中使用的纸浆中提取纤维素，并将其与水混合，用酸处理所得混合物以发现纳米晶体。然后他们净化混合物以去除不需要的成分。

纯化过程完成后，研究人员将混合物添加到框架中，使其凝固成塑料状薄膜。然后，使用计算机辅助设计表，他们将薄膜切割成可以打印到服装上的形状和图案。

Lavoine 说，在纺织品中使用纳米纤维素确保了自然资源的可持续利用，为低品位木材和传统木材来源的新用途开辟了道路。它还可以减少时装业的染料污染。

联合国环境规划署发现，不仅织物染色过程是水污染的第二大来源，仅时装业就产生了全球 20% 的废水。

虽然 Lavoine 和她的合作者还没有弄清楚如何提供所有颜色，但他们目前正在努力。他们还在测试纳米纤维素在包括手机壳在内的各种其他物品上的应用。

“我们可以将这项工作扩展到纺织品以外的领域，”Lavoine 说。“唯一的限制是我们的想象力。”

Lavoine 和她的合作者最近在华盛顿特区举行的 2022 年加速节上展示了他们的作品。在史密森尼国家美国历史博物馆举办的为期三天的活动展示了“在科学、工程、艺术和设计之间的创造性探索和研究”横跨大西洋海岸的会议。

展望未来，研究人员将与 NSF I-Corps 合作，将他们的工作商业化。该培训计划旨在帮助北卡罗来纳州研究人员通过客户发现和市场研究将他们的想法和发明转化为市场。

“还有很多研究要做，”拉沃因说。“但最终，我们希望找到一两个能够为这个项目带来商业价值的行业合作伙伴。”