Elon University / Heute bei Elon / Nachwuchsingenieure arbeiten mit einem örtlichen Textilunternehmen zusammen, um nachhaltige Farbstoffe zu entwickeln

Von Michael Abernethy, Mitarbeiter

2. Januar 2023

Ein Team von Ingenieurstudenten im dritten Studienjahr unter der Leitung von Vivian Krause '24 und dem Assistenzprofessor für Ingenieurwissenschaften Jonathan Su arbeitet mit Burlington's Solid State Clothing und TS Designs zusammen, um den besten Weg zu finden, natürliche Farbstoffe zu konservieren.

Die unabhängige Forschung eines Ingenieursstudenten aus Elon zu nachhaltigen Farbstoffen bei einem Bekleidungsunternehmen aus Burlington hat sich zu einem Klassenprojekt entwickelt, das „die Farbstoffwissenschaft auf der ganzen Welt voranbringen wird“.

Vivian Krause '24 ging im Frühjahr 2022 eine Partnerschaft mit Solid State Clothing ein, um gemeinsam mit ihrem Mentor, dem Assistenzprofessor für Ingenieurwesen Jonathan Su, Methoden zur Konservierung natürlicher, nachhaltiger Farbstoffe zu untersuchen. Solid State Clothing ist eine Tochtergesellschaft von TS Designs – einem Unternehmen aus Burlington mit einer 40-jährigen Geschichte in der Weiterentwicklung nachhaltiger Textiltechnologien und -praktiken, einschließlich der Verwendung lokaler und regionaler Materialien.

„Eine der Herausforderungen bei der Herstellung von Kleidung mit Farbstoffen aus natürlichen Inhaltsstoffen ist die saisonale Verfügbarkeit und Beschaffung der Inhaltsstoffe“, sagte Courtney Lockemer, Markenmanagerin von Solid State Clothing. Die Möglichkeit, Farbstoffe zu konservieren, würde nicht nur das Geschäft effizienter machen, sondern es Solid State und TS Designs auch ermöglichen, die örtlichen Landwirte bei der Bereitstellung dieser Zutaten besser zu unterstützen.

„Es gibt nicht viel wissenschaftliche Forschung zu natürlichen Farbstoffen, da seit Mitte des 19. Jahrhunderts hauptsächlich chemische Farbstoffe verwendet werden. Die Forschung zu nachhaltigen Farbstoffen ist verstreut. Dieses Projekt ist wichtig, weil es die Farbstoffwissenschaft auf der ganzen Welt voranbringen wird.“ „, sagte Lockemer. „Wir freuen uns, diese Informationen mit allen zu teilen, die mit Farbstoffen arbeiten.“

Das Projekt begann mit fortlaufenden Bemühungen, die Verbindungen der Fakultät für Ingenieurwissenschaften mit Unternehmen und Organisationen in der Region durch für beide Seiten vorteilhafte studentische Forschungs- und Designprojekte zu vertiefen. Durch die Lösung der realen Probleme einer externen Einheit sammeln Studierende unschätzbare Ingenieurserfahrung, die die Arbeit widerspiegelt, die sie in ihrer Karriere leisten werden.

Krause strebt einen Bachelor in Ingenieurwissenschaften mit biomedizinischem Schwerpunkt an. Die Prinzipien der Konservierung nachhaltiger Farbstoffe stimmen mit denen der Arzneimittelstabilität und -verbreitung überein, dem Fachgebiet von Su.

„Ich interessierte mich für Arzneimittelentwicklung und Pharmazeutika und wollte außerdem unbedingt mit einem lokalen Unternehmen zusammenarbeiten, das eine so große Mission hat und versucht, seine Prozesse so nachhaltig wie möglich zu gestalten“, sagte Krause. „Sie versuchen, mit ihrem Unternehmen viel Gutes zu tun, und das hat mich noch leidenschaftlicher geweckt, es in ein einjähriges Forschungsmethodenprojekt umzuwandeln.“

Krause und ein Team junger Ingenieure – Lauren Hanchar '24, Mary Hermes '24 und Jordan Wels '24 – testen im Rahmen eines Forschungsmethodenprojekts verschiedene Methoden zur Farbstoffkonservierung für vier Materialien. Sie extrahieren Farbstoffe aus Granatapfelschalen, Osage-Orangenholz, schwarzen Walnüssen und Krappwurzeln. Diese Extrakte werden gefriergetrocknet, eingefroren, gekühlt, inkubiert und bei Raumtemperatur gelagert und dann auf T-Shirt-Material von Solid State aufgetragen. Das Team wird die Unterschiede in der Färbung und Farbstoffqualität zwischen diesen Methoden vergleichen und untersuchen.

„Am Ende des Jahres möchten wir ihnen Stoffmuster sowie qualitative Beobachtungen und Farbergebnisse präsentieren, nachdem sie mit Extrakten gefärbt wurden, die in all diesen verschiedenen Methoden konserviert wurden, und sie auch mit dem Färben von Stoffen mit Extrakt vergleichen, der gerade hergestellt wurde.“ „, sagte Krause. „Das sollte ihre Geschäftsprozesse für jeden dieser Farbstoffe beeinflussen.“

Das Team geht davon aus, dass sich gefriergetrocknete – oder lyophilisierte – Farbstoffe wahrscheinlich als die beste Methode zur Konservierung von Extrakten über mehrere Saisons erweisen werden, da der Prozess Wasser entfernt und die Wahrscheinlichkeit eines Abbaus verringert, sagte Hermes. Die Lyophilisierungsmaschine selbst ist teuer, aber relativ energieeffizient und kann mehrere Farbstofftypen gleichzeitig verarbeiten.

Lockemer sagte, sie und andere seien von den Fähigkeiten und dem Engagement von Krause und den an dem Projekt beteiligten Klassenkameraden beeindruckt gewesen.

„Vivian ist großartig. Sie hat von Anfang an die Verantwortung übernommen und konnte uns erklären, welche Optionen es gab und welche Methoden am besten wären, und sie hat einfach mitgemacht“, sagte Lockemer. „Sie wird von der Fakultät beraten, aber für mich ist es wie die Zusammenarbeit mit einem professionellen Wissenschaftler. Wir haben es direkt mit ihr zu tun und sie ist absolut auf dem Laufenden, genau wie der Rest des Teams.“

Krause ist auch ein Lumen-Stipendiat, einer von 15 Mitgliedern der Klasse 2024, die für den Lumen-Preis ausgewählt wurden – Elons höchster Forschungspreis für Studenten, der 20.000 US-Dollar für Forschung und Stipendien bereitstellt. Ihr Projekt „Factoring our Racial Bias: Developing a Dual-Sensor System for Pulse Oximetry“ wird ebenfalls von Su betreut und zielt darauf ab, Rassenunterschiede in der Medizintechnik zu beseitigen.

Gepostet in: Akademiker und Forschung, Community-Engagement und Service-Studentenerfahrung

Verschlagwortet mit: Elon College, dem Lumen-Preis des College of Arts & Sciences Engineering

Personen in diesem Artikel:

Jonathan Su

Assistenzprofessor für Ingenieurwissenschaften