ultravioleta

Scientific Reports volumen 13, Número de artículo: 5021 (2023) Citar este artículo

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El fondo de combate del bosque (CB) es una fuente común de tintes naturales a base de plantas (NPND). Swietenia Macrophylla, Mangifera Indica, Terminalia Arjuna, Corchorus Capsularis, Camellia Sinensis, Azadirachta Indica, Acacia Acuminata, Areca Catechu y Cinnamomum Tamala fueron poliaziridina encapsulada, teñida, revestida, impresa en seco, molida, en polvo, extraída, con diseño de hojas sobre tela de algodón y probado contra Woodland CB bajo la ingeniería de reflexión de espectros ultravioleta (UV), visible (Vis), infrarrojo cercano (NIR) y técnicas fotográficas versus cromáticas de imágenes Vis. Las propiedades de reflexión de la tela de algodón tratada y no tratada con NPND se experimentaron mediante un espectrofotómetro UV-Vis-NIR de 220 a 1400 nm. También se investigaron seis segmentos de pruebas de campo para textiles de camuflaje forestal tratados con NPND para ocultar, detectar, reconocer e identificar la firma del objetivo frente a especies de plantas/hierbas forestales; árbol común del bosque CB como Shorea Robusta Gaertn, Bamboo Vulgaris, Musa Acuminata; y un puente de madera realizado por Eucalyptus Citriodora & Bamboo Vulgaris. Las propiedades de imagen como CIE L*, a*, b* y RGB (rojo, verde, azul) de prendas de algodón tratadas con NPND se capturaron con una cámara digital de 400 a 700 nm contra tallo/corteza de árbol, hojas secas y hojas verdes. y madera seca de arbolado CB. Por lo tanto, se verificó una combinación de colores para el ocultamiento, la detección, el reconocimiento y la identificación de la firma del objetivo contra el CB del bosque mediante imágenes de la cámara Vis y el mecanismo de reflexión UV-Vis-NIR. La propiedad de protección UV de la tela de algodón tratada con Swietenia Macrophylla también se investigó mediante reflexión difusa para ropa de defensa. Se han investigado simultáneamente los 'textiles de camuflaje en UV-Vis-NIR' y la propiedad de 'protección UV' de los tejidos tratados con Swietenia Macrophylla para la coloración de textiles basados ​​en materiales NPND (teñido-recubrimiento-impresión), que es un nuevo concepto para la formulación de camuflaje de NPND. Textiles teñidos-NPND mordados-NPND recubiertos-NPND impresos en términos de fuente ecológica de materiales de camuflaje del bosque. Por lo tanto, se han avanzado las propiedades técnicas de los materiales NPND y las metodologías de evaluación de textiles de camuflaje, además de la filosofía de coloración de los textiles estampados, recubiertos y teñidos de forma natural.

Los tintes naturales a base de plantas (NPND) se están introduciendo como 'tintes verdes' y 'mordientes verdes' para la coloración textil a base de tintes naturales. Los materiales NPND1,2,3,4,5,6 son la base común del tinte de combate forestal para la coloración de textiles y actualmente se comercializan en el país y en el extranjero, pero el concepto de coloración de camuflaje basada en NPND es un enfoque innovador de los textiles de defensa para aplicaciones de combate. Las principales plantas/especies de CB del bosque son Swietenia Macrophylla, Mangifera Indica, Terminalia Arjuna, Corchorus Capsularis, Camellia Sinensis, Azadirachta Indica, Acacia Acuminata, Areca Catechu, Cinnamomum Tamala, Shorea Robusta Gaertn, etc.1. La tecnología de evaluación analítica/óptica de las evaluaciones de textiles de camuflaje7,8,9,10,11 sigue siendo un nuevo enfoque en la tecnología de textiles de camuflaje para textiles de defensa en lugar del método de prueba de campo de ocultación, detección, reconocimiento e identificación (CDRI) de la firma del objetivo de defensa12 . Actualmente, los investigadores han considerado los reflejos espectrales del CB del bosque13,14, pero la técnica de evaluación del reflejo espectral versus el camuflaje sigue siendo una tecnología nueva y una plataforma en curso de investigación del camuflaje8,11. El espectro simultáneo de reflexión ultravioleta-visible-infrarrojo cercano (UV-Vis-NIR) es una tecnología óptica recientemente aplicada para la evaluación de la tecnología de textiles de camuflaje UV-Vis-NIR en términos de CDRI9. Materiales NPND-reticulador de poliaziridina-reflexión UV-Vis-NIR-imágenes Vis versus ingeniería de combate-ingeniería de color-ingeniería CB de bosques-evaluación óptica-ingeniería ImageJ son un nuevo enfoque de materiales respetuosos con el medio ambiente para la tecnología de textiles de camuflaje, una aplicación para la protección de defensa15,16 . En la literatura, existe una enorme falta de estudios relacionados con los materiales de camuflaje NPND y su aplicación correcta para los textiles de camuflaje como fuente respetuosa con la naturaleza de materiales NPND. Por lo tanto, se investigó la correspondencia cromática y espectral entre el NPND seleccionado y el fondo de combate del bosque en términos de idoneidad para el correcto funcionamiento de los materiales de camuflaje, además de "fuente ecológica" y "procesamiento ecológico". Por lo tanto, se ha argumentado la innovación actual de la propiedad de camuflaje para materiales NPND seleccionados frente a CB de bosques seleccionados. En esta investigación de ingeniería de camuflaje NPND, el resultado principal de los materiales NPND contra el CB del bosque se ha centrado hipotética y experimentalmente sin hacerlo más completo para hacerlo más fácil de leer17.

Eucalyptus Radiata, Acacia acuminata, Cinnamomum tamala, Psidium guajava, Ocimum basilicum, Artocarpus heterophyllus, Terminalia Arjuna, Artocarpus heterophyllus, Terminalia bellirica, Areca catechu, Terminalia chebula, Swietenia macrophylla son materiales NPND aplicados para la formulación y coloración de textiles. La química cromática entre los materiales NPND y los CB del bosque es simétrica, por lo que la espectrometría, fotometría y colorimetría de los textiles impresos, recubiertos y teñidos de NPND se han evaluado para CDRI frente a los CB1,17 del bosque.

Se implementaron la teoría de la luz RGB (roja, 700 nm; verde, 550 nm; y azul, 500 nm) y el espacio de color tridimensional L*, a*, b* para la evaluación del camuflaje en la longitud de onda Vis bajo colorimetría de la Comisión Internacional de Iluminación ( CIE). Se analizó la escala de grises y la escala RGB de las imágenes Vis cuando L* = 0 significa absorción total para un negro perfecto, L* = 100 identifica la reflexión total para un blanco perfecto, + a* = rojo (700 nm), − a* = verde ( 550 nm), + b* = amarillo (600 nm), − b* = azul (500 nm). Por lo tanto, la saturación de color se ha indicado mediante colorimetría CIE de rojo, verde, azul, L*, a*, b* bajo iluminación con luz diurna y software de procesamiento de imágenes, ImageJ7,11,12,15,18.

En la Tabla 1, se recogió una cantidad mínima de materiales NPND, incluidos los 'residuos agrícolas'19, de fuentes no comerciales/comerciales aplicadas para aplicaciones no comerciales. La aplicación NPND para textiles de camuflaje es una plataforma académica de investigación para proponer la viabilidad de una implementación a mayor escala en términos de fuentes ecológicas de materiales de camuflaje. Todos los experimentos con materiales NPND se realizaron de acuerdo con las normas y directrices pertinentes. Por lo tanto, no se requiere permiso para la recolección de muestras de NPND. Esta exención está respaldada por '3.1.2, requisito de evaluación' para la recopilación de materiales NPND citados a continuación, investigaciones registradas ubicadas en Australia.

“No se requiere un permiso para recolectar material vegetal nativo de terrenos privados, a menos que: las especies para la recolección estén incluidas en la lista de especies amenazadas o formen parte de una comunidad ecológica amenazada según la Ley de protección del medio ambiente y conservación de la biodiversidad (EPBC), en tales circunstancias un Commonwealth puede ser necesario un permiso”20.

En la Tabla 1, se recogieron, lavaron, secaron, pulverizaron/molieron nueve materiales NPND de CB del bosque y se extrajeron en medio acuoso. Se aplicó un método tridimensional de coloración textil para indicar la viabilidad de la coloración de camuflaje NPND de teñido, recubrimiento e impresión21,22,23. En términos de reflexión máxima y mínima, se utilizó un fondo blanco y negro estandarizado para comparar entre el objeto objetivo, los textiles impresos, teñidos y recubiertos y el CB del bosque seleccionado.

Tabla 2, una pasta compuesta de Tubassist Fix 104W, un agente reticulante de poliaziridina24; aglutinante NK, copolímero de acrilonitrilo25,26; Se formuló pasta de brillantina F53, copolímero acrílico y polvo NPND seleccionado para recubrimiento y pasta de impresión. Por lo tanto, el tejido de algodón tejido S/J se recubrió con un estropajo de madera y se imprimió con un estropajo de goma. La Figura 1 identifica el proceso completo de coloración/preparación de impresión. La Figura 1a muestra la receta formulada de NPND-Swietenia Macrophylla encapsulada en poliaziridina22,24,27,28; Las figuras 1b yc significan las condiciones de prueba de impresión; La Figura 1d muestra la receta formulada de hojas secas molidas de NPND24-Corchorus Capsularis encapsuladas en poliaziridina; Las figuras 1e yf significan las condiciones de prueba de la impresión NPND-Corchorus Capsularis sobre tela de algodón; Las figuras 1g y h muestran la imagen pictórica de la tela estampada NPND-Swietenia Macrophylla y NPND-Corchorus Capsularis después del curado.

Proceso de preparación y laboratorio para recubrimiento e impresión con NPND-Swietenia Macrophylla y NPND-Corchorus Capsularis.

Se formularon nueve NPND individuales para coloración sin mordientes en telas de algodón para textiles de camuflaje. Se aplicó un método exhaustivo del proceso de coloración NPND para colorear camuflaje en tela de algodón. Se lavó tejido de punto de 150 GSM, 100 % algodón (fregado, blanqueado) con detergente al 2 %. Se hirvieron 5 g de Swietenia Macrophylla en polvo (madera/tallo) con 1,5 l de agua a temperatura de ebullición, tiempo de ejecución 120 min en un baño abierto y método continuo. Se tiñeron 10 g de tela de algodón durante 90 minutos en un baño abierto a temperatura de ebullición y se siguió un método de coloración continuo. Se aplicó una técnica de post mordiente con la semilla de Areca catechu en términos de NPND-mordiente19. De manera similar, se continuó con una coloración libre de mordientes con hojas de té procesadas mediante un medio acuoso: 2,5 litros de agua, 25 g de té negro procesado, Taza, Uniliver Bangladesh Ltd.; extracción y teñido tiempo 120 min en baño abierto a temperatura de ebullición y se siguió un método continuo de coloración. En consecuencia, Mangifera indica (hojas), Terminalia arjuna (corteza), Corchorus Capsularis (hojas), Camellia sinensis (polvo de hojas modificadas), Azadirachta indica (hojas) con Areca Catechu (mordiente/biomordiente NPND), Acacia acuminata (semilla ), Cinnamomum Tamala (hojas) se formularon para teñido NPND en telas de algodón, como se indica por separado en las Tablas 1 y 2.

En la práctica, la agudeza visual es la física de camuflaje de la percepción humana para la evaluación visual de CDRI para la firma del objetivo de defensa, que puede denotarse por α = Y/L donde α = agudeza visual, Y = tamaño de la firma/objeto del objetivo, NPND teñido- prenda impresa y L = distancia entre el objeto (textiles teñidos, recubiertos e impresos) y el observador/dispositivo de vigilancia15,29. Por lo tanto, se realizaron pruebas de campo de prendas estampadas, teñidas y revestidas de NPND con respecto al estándar blanco y negro. Se colocaron prendas estampadas, teñidas y revestidas de NPND contra bosques, puentes de madera, lechos de tierra y lechos de hormigón. Nikon Coolpix s2500, Nikon Corporation, Japón; 74.163.447 se utilizó para capturar fotografías Vis a una distancia seleccionada. Se aplicó una medición constante del tamaño de las prendas recubiertas y estampadas para toda la experimentación de la imagen digital29,30. Se capturaron fotografías de telas de algodón teñidas, recubiertas y estampadas con NPND en forma de prendas cosidas contra el CB del bosque y se consideraron como imágenes reales de la reflectancia del fondo del objeto en el rango visible. Las desviaciones cromáticas de la firma del objetivo frente a CB del bosque se analizaron mediante un mecanismo de espacio de color tridimensional de CIE L* = 0 (negro), L* = 100 (blanco), + a* (rojo), − a* (verde), + b * (amarillo), − b* (azul) y RGB (rojo, verde, azul) técnica tricromática de saturación cromática de grises (blanco-negro)18. Las imágenes RGB capturadas se convirtieron en una pila RGB y una pila CIE L*, a*, b* para la evaluación de camuflaje del tono cromático individual de CIE rojo, verde, azul, L*, a*, b* frente a CB multidimensionales. Para este proceso de evaluación se aplicaron funciones de imagen del software ImageJ. ImageJ genera los valores CIE L*, a*, b* para valores cromáticos de o a 100, donde 0 representa el negro y 100 representa el blanco. Los valores RGB también los genera el software ImageJ para el rango de píxeles de 0 a 255, donde 0 representa el negro y 255 representa el blanco7. Los valores L*, a*, b*, RGB de textiles NPND frente a CB se generan bajo la limitación de "atrapamiento de luz" de la iluminación natural y la luz solar12. La imagen de "atrapamiento de luz" se considera una condición incontrolable de la iluminación natural para las pruebas de campo.

Esta experimentación se probó contra el CB del bosque, Shorea Robusta Gaertn, durante febrero-marzo de 2022 bajo iluminación natural (luz solar) de la mañana en un entorno forestal para CDRI de firma de objetivo de defensa12. Una prenda de NPND: combinación de nueve colores de materiales NPND citados en la Tabla 1; una prenda monocolor revestida y estampada con Swietenia Macrophylla; Se probó una prenda revestida y estampada de un solo color con Corchorus Capsularis para la experimentación de campo de la firma de objetivos de camuflaje contra CB del bosque. La distancia entre la muestra textil objetivo y la cámara se mantuvo a 7 pies y 21 pies para las pruebas de campo. Para la evaluación cromática, el software ImageJ generó imágenes de 736 × 850 píxeles, RGB y CIE L*, a*, b*.

La madera seca de Eucalyptus Citriodora, de origen Bangladesh, se compró de tres árboles diferentes y de tres edades diferentes, incluido un 40-50% de duramen. Para esta experimentación se seleccionaron tres tipos de árboles forestales comunes como CB arbolado como son Eucalyptus Citriodora, Bamboo Vulgaris y Musa Acuminata. Se construyó un puente de madera mediante la combinación de madera seca de Eucalyptus Citriodora y Bamboo Vulgaris15. Esta imagen de textiles estampados teñidos y recubiertos capturados contra un puente de madera construido por Eucalyptus Citriodora, Bamboo Vulgaris; y bosque CB de Bamboo Vulgaris y Musa Acuminata. Este fondo boscoso cubre además el suelo y el hormigón CB. Las imágenes fueron capturadas por una cámara digital bajo iluminación natural de luz diurna el 19 de enero de 2023 entre las 2 y las 3 p.m. Una prenda de NPND: combinación de nueve colores de materiales NPND citados en la Tabla 1; prendas monocolor recubiertas y estampadas con Swietenia Macrophylla; Se probaron prendas recubiertas y estampadas de un solo color con Corchorus Capsularis para la experimentación de campo de la firma de objetivos de camuflaje contra CB del bosque. Las distancias entre la muestra textil objetivo y la cámara se mantuvieron a 6 pies y 22 pies para las pruebas de campo. Para la evaluación cromática, el software ImageJ generó imágenes de 3161 × 3807 píxeles, RGB y CIE L*, a*, b*.

Figura 2a-l, fabricación de una combinación de nueve colores31 de NPND contra tela estandarizada en blanco y negro como tono cromático de baja reflexión y alta reflexión. a = tela blanca estandarizada, b = tela teñida con Swietenia Macrophylla, c = tela teñida con Mangifera Indica, d = tela teñida con Terminalia Arjuna, e = tela teñida con Corchorus Capsularis-1, f = tela negra estandarizada, g = tela teñida con Camellia Sinensis, h = Tela teñida con Corchorus Capsularis-2, i = Tela tratada con Azadirachta Indica con Areca Catechu como mordiente/biomordiente NPND, j = Tela teñida con Acacia Acuminata, k = Tela tratada con Swietenia Macrophylla con Areca Catechu como mordiente/biomordiente NPND , l = Tejido teñido con Cinnamomum Tamala. Los valores cromáticos (L*, a*, b*) de la tela teñida NPND y la tela estandarizada (a – l) han sido capturados por el software ImageJ y se muestran en consecuencia para la comparación cromática. Por lo tanto, se teñieron nueve colores NPND sobre tela de algodón, se cortaron en trozos pequeños y se cosieron con hilo de algodón para medir la reflexión óptica bajo la iluminación natural de la luz del día y el principio de imagen Vis contra el bosque CB32.

Tejido de algodón teñido NPND con diseño de color sólido en comparación con tejido blanco y negro estandarizado (a–l), tejido de algodón recubierto NPND con diseño de color sólido (m, o) y tejido de algodón estampado NPND con diseño de hojas (n, p) incluido el valor cromático de CIE L*, a*, b*.

Figura 2m-n, polvo de madera de Swietenia Macrophylla se recubrió con un diseño de color sólido y se imprimió con un diseño de hojas de un solo color que combinaba con el CB del bosque. Los valores cromáticos (L*, a*, b*) del tejido recubierto e impreso de Swietenia Macrophylla han sido capturados por el software ImageJ y mostrados en consecuencia para comparación cromática.

Figura 2o yp, el polvo de hojas de Corchorus Capsularis se recubrió33 con un diseño de color sólido y se imprimió con un diseño de hojas de un solo color para CB del bosque. Los valores cromáticos (L*, a*, b*) del tejido recubierto e impreso de Corchorus Capsularis han sido capturados por el software ImageJ y mostrados en consecuencia para comparación cromática.

Ecuación (1), validación de la reflectancia difusa utilizando la teoría de dispersión de Kubelka-Munk (K-M) entre la firma del objetivo y el CB del bosque. Para la evaluación del camuflaje en etapas de laboratorio, la teoría K-M es una referencia teórica para la reflectancia difusa en el espectro UV-Vis-NIR.

La reflectancia (R) es inversamente proporcional al coeficiente de dispersión de la luz (S) y el valor s es inversamente proporcional al tamaño de las partículas de los textiles tratados y los materiales del bosque CB7.

El procedimiento de muestreo para la medición en el espectro UV-Vis-NIR se realizó bajo reflexión constante de sulfato de bario como materiales con 100% de reflectancia. La muestra en polvo y el corte redondo de tela se colocaron en un vial de vidrio estandarizado para espectros de reflexión. En Fig. 3a = polvo de Swietenia Macrophylla, Fig. 3b = polvo de Areca Catechu, Fig. 3c = trozos cortados de tejido de punto crudo antes de teñir, Fig. 3d = trozos cortados de tejido Swietenia Macrophylla teñido sin mordiente, Fig. 3e = especies cortadas de tela teñida de Swietenia Macrophylla con mordiente de Areca Catechu.

Muestras de materiales en polvo NPND (a, b); corte trozos de tela de algodón sin teñir (c) y corte trozos de tela de algodón teñida con NPND (d, e) para medir con el puerto de muestra del espectrofotómetro UV-Vis-NIR.

Se utilizó un espectrofotómetro UV-Vis-NIR, denominado espectrofotómetro UV-2600, para reflectancia difusa de 200 a 1400 nm. Esta máquina era una configuración con esfera integradora. Se escaneó una placa de película de sulfato de bario estandarizado como referencia del material 100% reflectante a temperatura ambiente como se muestra en la Fig. 4.

Puerto de muestra en blanco (a) y sulfato de bario estandarizado colocado en el puerto de muestra (b) para su evaluación con espectrofotómetro UV-Vis-NIR.

Figura 5, el% de reflexión del espectro UV-Vis-NIR obtenido del sulfato de bario estandarizado, tejido teñido con Swietenia Macrophylla sin mordiente, tejido teñido con Swietenia Macrophylla con mordiente NPND y tejido de punto sin teñir contra los materiales de Woodland CB. El% de reflejo de Swietenia Macrophylla en bruto y Areca Catechu en bruto se escaneó como materiales de NPND y Woodland CB. La desviación de la reflexión de los espectros UV de 220 a 375 nm se encuentra entre el 5 y el 35%, pero las reflexiones resultaron simétricas. La variación de los reflejos en Vis de 412 a 685 nm se observó como del 5% al ​​60%, pero los reflejos se mostraron simétricos. Las reflexiones NIR se registran del 25 al 80% de 716 a 1398 nm. Se ha exhibido un estiramiento simétrico de los grupos C – O y O – H de 1305 a 1398 nm y de 778 nm a 871 nm. La fuerza del C – O vibra comparativamente más en los espectros NIR. Para la explicación cromática del rango UV a Vis, la desviación de los reflejos cromáticos es menor en las regiones UV y Vis debido a la dispersión óptica y la coincidencia cromática en términos de evaluación cromática establecida en la región Vis relacionada con el violeta (400–450 nm), el índigo (450 –500 nm), verde (500–550 nm), amarillo (550–600 nm), naranja (600–650 nm) y rojo (650–700 nm). La intensidad cromática por porcentaje de reflexión en el rango UV a Vis de 220 nm a 592 nm es comparativamente menor debido a una mayor absorción. El porcentaje de reflexión aumenta gradualmente de 530 a 871 nm. A partir de 901 nm, la reflexión cromática comienza a estabilizarse en dirección recta debido a una menor absorción bajo vibraciones de estiramiento continuas. Las características clave de la reflexión% se han encontrado en una dirección armonizada en toda el área de la etapa gráfica de 220 a 1398 nm. Por lo tanto, se ha demostrado que el% de reflexión total de la tela teñida de Swietenia Macrophylla es una coincidencia gráfica en UV-Vis-NIR en comparación con Swietenia Macrophylla cruda y Areca Catechu cruda, que se indican como propiedad de camuflaje bajo las propiedades simétricas del CB del bosque. También se ha encontrado simetría en las estructuras de composición del algodón celulósico y la estructura celulósica del CB del bosque en el% de reflexión NIR de 716 a 1398 nm. La línea gráfica del % de reflexión de Areca Catechu en bruto fue comparativamente recta debido a la superficie dura de las partículas de Areca Catechu. Por lo tanto, el tono cromático más oscuro del tono rojizo de la tela recubierta/teñida/impresa de madera de Swietenia Macrophylla (lado interior) se correlaciona con el árbol de Swietenia Macrophylla del bosque CB debido a las similitudes de las propiedades fitoquímicas existentes de reflexión cromática, como taninos, lignina, flavonoides, etc. La vibración molecular de Swietenia Macrophylla en NIR se ha excitado asociada con enlaces C=O, C–H, O–H y N–H debido a la presencia de lignina, celulosa, hemicelulosa y compuestos fenólicos. Por lo tanto, las vibraciones de estiramiento aumentan comparativamente en el rango NIR en lugar del rango UV-Vis. Se ha descubierto que el estiramiento simétrico del enlace O-H se debe a las propiedades celulósicas de la madera de Swietenia Macrophylla y el tejido de algodón. En consecuencia, también se observaron estiramientos C = O y C – H debido a la hemicelulosa existente tanto en la fibra de algodón como en Swietenia Macrophylla34. La información de respaldo de la evaluación del camuflaje UV-Vis-NIR de 220 a 1400 nm se ha adjuntado secuencialmente en las Tablas 1 a 12, que se indican como reflejo (%) del sulfato de bario estandarizado, tela teñida con Swietenia Macrophylla sin mordiente, tela teñida con Swietenia Macrophylla con Tejido de punto de algodón mordiente y sin teñir, Swietenia Macrophylla cruda y Areca Catechu cruda.

Espectros de reflexión UV-Vis-NIR de tejidos de algodón sin teñir, tejidos de algodón teñidos y materias primas NPND de CB del bosque frente a sulfato de bario estandarizado.

Figura 6; Posiblemente, el reflejo de la fibra de algodón crudo sea extremadamente poco común debido a la alta exposición a la luz ultravioleta de 220 a 282 nm. Puede suceder debido a la aceleración del croma de color amarillento y blanco, aumento de la energía luminosa, por lo que la tela blanca se ve excepcionalmente más brillante y, por lo tanto, el reflejo tiende a acelerarse más del 100%. Los parámetros UV de 220 a 406 nm también se observaron basándose en los espectros de reflexión UV35. La protección UV de UV-A y UV-B es comparativamente menor que la de los tejidos tratados con Swietenia Macrophylla debido al porcentaje mínimo de reflectancia, del 20 al 30%. Las propiedades ópticas de la luz están relacionadas con la transmisión, la absorción y la reflexión. Según la teoría de la energía establecida, absortividad + reflectividad + transmitancia = 1. Por lo tanto, la absorción y transmitancia total esperada será de alrededor del 70%. La iluminación natural de los rayos UV generalmente se clasifica como UV-A (315–400 nm), UV-B (280–315 nm) y UV-C (por debajo de 280 nm), aunque la UV-C no se midió en este experimento. El porcentaje de reflexión de UV-A y UV-B de la tela tratada con Swietenia Macrophylla se analizó mediante el espectro UV expuesto en la Fig. 6. Se observaron variaciones significativas de la reflexión UV entre la tela teñida con NPND y la tela de algodón de punto sin teñir. La protección UV de la tela teñida con Swietenia Macrophylla se encontró entre un 20% y un 30%. La información de respaldo de las propiedades ópticas UV se adjunta en las Tablas 1 y 2.

Reflexión UV de tela teñida con Swietenia Macrophylla con mordiente NPND y sin mordiente, tela de algodón sin tratar, Swietenia Macrophylla cruda y Areca Catechu cruda en comparación con sulfato de bario estandarizado.

Figura 7A, imagen en bruto de prendas estampadas, recubiertas y teñidas con NPND, colocadas contra Shorea Robusta Gaertn, Woodland CB. Las Figuras 7Aa y Ab representan la firma objetivo de una tela teñida con una combinación de nueve colores de NPND. Las observaciones de la Figura 7Ac y Ad apuntan a la firma del tejido recubierto e impreso de Swietenia Macrophylla. Las Figuras 7Ae y Af muestran la firma del objetivo de la tela recubierta e impresa de Corchorus Capsularis. Por lo tanto, se aplicó una técnica de procesamiento de imágenes de ingeniería de combate, ingeniería de color, cámara digital y procesamiento de imágenes para la evaluación de textiles de camuflaje de rango Vis frente a un entorno CB seleccionado. Las firmas del objetivo se capturaron desde dos distancias seleccionadas y el mapeo pictórico se representó en la Figura como 7Aa = 7Ac = 7Ae = 7 pies y 7Ab = 7Ad = 7Af = 21 pies para variación cromática versus CDRI. Bajo evaluación CDRI; Se ha encontrado que las firmas de objetivos localizados 7Ab, 7Ad, 7Af se camuflan parcialmente contra los materiales del CB del bosque, como tallos/cortezas de árboles, hojas verdes y hojas secas de Shorea Robusta Gaertn. Respectivamente; Se ha encontrado que la firma del objetivo localizado 7Aa, 7Ab, 7Ac, 7Ad, 7Ae, 7Af coincide con el color de CB del bosque. En las Figuras 7Aa y Ab, el mecanismo de reflexión de la tela teñida con una combinación de nueve colores casi coincidía con el CB del bosque (Shorea Robusta Gaertn) en comparación con la tela estandarizada de color blanco y negro. El tono cromático de la combinación de nueve colores NPND tiene una pequeña diferencia de reflejo en comparación con el tallo/corteza de los árboles, las hojas verdes y las hojas secas de Shorea Robusta Gaertn. Por lo tanto, se ha encontrado que la prenda teñida con NPND tiene una diferencia menor en el reflejo cromático frente al CB del bosque bajo la iluminación natural de la luz del día. Figura 7Ac y Ad; El tono cromático rojizo de la parte de la prenda recubierta de Swietenia Macrophylla coincidía completamente con la corteza de combate de Shorea Robusta Gaertn debido a la combinación del pigmento fenólico y antocianina de los textiles tratados con Swietenia Macrophylla. En las Figuras 7Ae y Af, la tela recubierta e impresa con Corchorus Capsularis se probó con experimentación de campo contra Shorea Robusta Gaertn, CB del bosque y la firma del objetivo también se observó como coincidencia cromática contra CB del bosque. El croma verdoso de la parte recubierta de Corchorus Capsularis de la prenda coincidía completamente con las hojas verdes de Shorea Robusta Gaertn, posiblemente la buena combinación del pigmento verde llamado compuesto de clorofila. Además, la protoclorofila, antocianina y catequina existentes en NPND pueden ser la razón vital de la coincidencia de reflejos entre los CB del bosque y el objeto objetivo de los textiles NPND recubiertos/impresos. En las Figuras 7B-D se destaca el tono cromático de CIE L*, a*, b*; generado a partir de la imagen sin procesar mencionada en la Fig. 7A. El mapeo de la Figura se ha significado como Aa = Ba = Ca = Da; Ab = Sib = Cb = Reb; Ac = Bc = Cc = Dc; Anuncio = Bd = Cd = Dd; Ae = Be = Ce = De; Af = Bf = Cf = Df; se muestra en la Fig. 7 para la comparación fotométrica y colorimétrica de L*, a*, b*. Por lo tanto, se ha encontrado que el desglose de la escala blanco-negro/gris de CIE L*, a*, b* del objeto y el fondo se camufla como se muestra en la Fig. 7Ba,Ca,Da,Bb,Cb,Db,Bc,Cc,Dc,Bd. ,Cd,Dd,Be,Ce,De,Bf,Cf,Df y se comparó con la imagen sin procesar de la firma del objetivo contra Shorea Robusta Gaertn, CB del bosque que se muestra en la Fig. 7Aa,Ab,Ac,Ad,Ae,Af. De manera similar, Fig. 8A; se ha colocado una imagen cruda de prendas estampadas, recubiertas y teñidas con NPND contra Shorea Robusta Gaertn, Woodland CB; y los tonos cromáticos RGB se han representado como el color azul que se muestra en la Fig. 8B, el color verde que se muestra en la Fig. 8C y el color rojo que se muestra en la Fig. 8B cuando Aa = Ba = Ca = Da; Ab = Sib = Cb = Reb; Ac = Bc = Cc = Dc; Anuncio = Bd = Cd = Dd; Ae = Be = Ce = De; Af = Bf = Cf = Df se muestra en la Fig. 8. El desglose de la escala blanco-negro/gris del tono cromático RGB también se muestra en el camuflaje que se muestra en la Fig. 8Ba,Ca,Da,Bb,Cb,Db,Bc,Cc,Dc ,Bd,Cd,Dd,Be,Ce,De,Bf,Cf,Df en comparación con la imagen sin procesar de la firma del objetivo contra el CB del bosque revelada en la Fig. 8Aa,Ab,Ac,Ad,Ae,Af. Figuras 7Aa,Ab,Ba,Bb,Ca,Cb,Da,Db y 8Aa,Ab,Ba,Bb,Ca,Cb,Da,Db; Las hojas secas, las semillas, la corteza de los árboles y la madera de los materiales NPND tienen presencia de tanino (compuesto polifenólico) que crea un fuerte complejo con el grupo OH del tejido de algodón celulósico. La tanasa es el elemento principal del tanino. La tanasa puede ser responsable de hacer coincidir la formación de colores NPND de aplicaciones textiles de camuflaje con el CB36 del bosque. El reflejo cromático de las hojas secas, las hojas verdes, la corteza de los árboles y la madera del bosque CB, Shorea Robusta Gaertn están relacionados con la clorofila/fitoquímicos en términos de pigmentación verde/tono cromático rojizo37. Se ha encontrado que el reflejo de los textiles teñidos con NPND es un reflejo casi similar del CB del bosque, ya que las hojas secas, las hojas verdes, la corteza de los árboles y la madera son los materiales clave del CB del bosque, Shorea Robusta Gaertn36,37. Por lo tanto, existe una posible coincidencia cromática de fitoquímicos entre la prenda estampada, revestida y teñida de NPND y Woodland CB, Shorea Robusta Gaertn. Estos fitoquímicos se clasifican como swieteniemacrofilanina; catequina; 1,3 dihidroxi 2 metilantraquinona; tanino y ácido galotánico que están estructurados químicamente en la Fig. 9. Además, Areca Catechu es un agente mordiente NPND que tiene la propiedad de sensibilizar el color. Areaca Catechu tiene colorantes y agentes mejoradores del color debido a los restos de tanino, ácido gálico, catequina, alcanoides, goma, etc. El ácido galotánico existente en Areca Catechu es un pigmento, puede ser responsable del sensibilizador del color como mordiente NPND para aplicaciones NPND en sustancias textiles38,39. Figuras 7Ac,Ad,Bc,Bd,Cc,Cd,Dc,Dd y 8Ac,Ad,Bc,Bd,Cc,Cd,Dc,Dd; El tono cromático rojizo de Swietenia Macrophylla está relacionado con el "compuesto pálido rojizo" llamado swieteniemacrophyllanin y tiene tendencia al tono cromático rojizo de los textiles de algodón recubiertos como fuente de NPND. Se ha descubierto que el tejido recubierto de Swietenia Macrophylla coincide exactamente con el CB del bosque, Shorea Robusta Gaertn40. De manera similar, las Figs. 7Ae,Af,Be,Bf,Ce,Cf,De,Df y 8Ae,Af,Be,Bf,Ce,Cf,De,Df; También se ha observado que el “tono verdoso” de las hojas secas de Corchorus Capsularis coincide con el color de CB del bosque, Shorea Robusta Gaertn debido a la combinación de clorofila y fitoquímicos existentes, como taninos y catequinas del grupo polifenol. Por lo tanto, se puede formar una reticulación de copolímero de poliaziridina-acrilonitrilo-copolímero acrílico-celulosa en polvo de NPND para crear un tono cromático simétrico de textiles recubiertos e impresos contra el CB del bosque. Esta formulación de NPND se puede implementar como fuente de materiales de camuflaje amigables con la naturaleza.

Prendas estampadas recubiertas teñidas con NPND colocadas contra el bosque CB; Se muestran las vistas fotométricas versus colorimétricas de CIE L* (B), a* (C), b* (D) en imágenes en escala de grises de una imagen sin procesar RGB (A) cuando el mapeo pictórico se ha generado como Aa = Ba = Ca = Papá; Ab = Sib = Cb = Reb; Ac = Bc = Cc = Dc; Anuncio = Bd = Cd = Dd; Ae = Be = Ce = De; Af = Bf = Cf = Df para comparación cromática.

Prendas impresas recubiertas teñidas con NPND colocadas contra el bosque CB y mostradas las vistas fotométricas versus colorimétricas de azul (B), verde (C), rojo (D) en imágenes en escala de grises de una imagen sin procesar RGB (A) cuando el mapeo pictórico tiene ha sido engendrado como Aa = Ba = Ca = Da; Ab = Sib = Cb = Reb; Ac = Bc = Cc = Dc; Anuncio = Bd = Cd = Dd; Ae = Be = Ce = De; Af = Bf = Cf = Df para comparación cromática.

Fitoquímicos de materiales NPND responsables de la coloración del camuflaje contra CB del bosque, Shorea Robusta Gaertn.

Figuras 10b,d,f y 11b,d,f; Las imágenes RGB en bruto de partes de prendas impresas, teñidas y revestidas aparecen ocultas frente al CB del bosque en comparación con el blanco y negro estandarizado. La química de la madera del puente de madera se relaciona con la celulosa, la lignina, la hemicelulosa y los elementos cromáticos de los fitoquímicos que tienen similitud estructural, compositiva y cromática con los textiles estampados, recubiertos y teñidos con Swietenia Macrophylla. De manera similar, la química de las hojas secas y las hojas verdes también tiene similitud cromática con los textiles impresos, recubiertos y teñidos con materiales NPND. Los árboles forestales y los puentes de madera pueden tener una variedad de agentes biológicos como hongos, bacterias e insectos que son parámetros incontrolables para el tono cromático, como la mancha azul, la podredumbre blanca y la podredumbre marrón, aunque las composiciones cromáticas están alineadas con textiles estampados recubiertos teñidos con NPND. Figuras 10a,c y 11a,c; Se ha observado que la imagen RGB sin procesar de textiles estampados con revestimiento teñido se ha detectado debido a la falta de clorofila en la parte de la prenda estampada con revestimiento teñido y teñido NPND, pero la firma del objetivo parece camuflada contra el fondo del suelo y parece detectada contra un fondo de concreto. Figuras 10e,f y 11e,f; el tono cromático de las hojas secas de Corchorus Capsularis parece de verdoso a marrón. Corchorus Capsularis tiene un tono verdoso, por lo que el área recubierta impresa de la prenda luce un color que combina con el CB del bosque de Bamboo Vulgaris y Musa Acuminata. Figuras 10a1–f1; La imagen L* de una prenda teñida, revestida y estampada luce a juego con el color y completamente oculta contra un puente de madera construido por Eucalyptus Citriodora, Bamboo Vulgaris; CB arbolado de Bambú Vulgaris y Musa Acuminata, CB de suelo y hormigón; comparado con el blanco y el negro estandarizados. Figura 10a2,b2,e2,f2,a3,b3; de manera similar, las imágenes a* y b* de partes de prendas teñidas, revestidas e impresas parecen ocultas y Fig. 10c2,d2,c3,d3,e3,f3; Imagen a* y b* de partes impresas recubiertas de prendas detectadas contra Woodland CB. Figura 11a1–f1,a2–f2,a3–f3; bajo el análisis de imágenes RGB, la imagen de los textiles impresos, recubiertos y teñidos luce una combinación de colores y un camuflaje excepcionales frente a un puente de madera construido por Eucalyptus Citriodora, Bamboo Vulgaris; bosque CB de Bamboo Vulgaris y Musa Acuminata; suelo y hormigón CB; comparado con el blanco y el negro estandarizados.

Prendas estampadas recubiertas teñidas con NPND colocadas contra el bosque CB y el puente de madera; y se muestran las vistas fotométricas versus colorimétricas de L* (a1–f1), a* (a2–f2), b* (a3–f3) en imágenes en escala de grises de una imagen sin formato RGB (a–f) cuando el mapeo pictórico ha sido engendrado como a1 = a2 = a3 = a4; b1 = b2 = b3 = b4; c1 = c2 = c3 = c4; d1 = d2 = d3 = d4; e1 = e2 = e3 = e4; f1 = f2 = f3 = f4 para comparación cromática.

Prendas estampadas recubiertas teñidas con NPND colocadas contra el bosque CB y el puente de madera; y se muestran las vistas fotométricas versus colorimétricas de rojo (a1–f1), verde (a2–f2), azul (a3–f3) en imágenes en escala de grises de una imagen sin procesar RGB (a–f) cuando el mapeo pictórico se ha generado como a1 = a2 = a3 = a4; b1 = b2 = b3 = b4; c1 = c2 = c3 = c4; d1 = d2 = d3 = d4; e1 = e2 = e3 = e4; f1 = f2 = f3 = f4 para comparación cromática.

Figura 12A, los valores CIE L*, a*, b* de los textiles estampados recubiertos con NPND son más simétricos con los materiales CB en general que con los textiles teñidos con NPND debido a la combinación cromática entre los textiles tratados y los materiales CB. También hay excepciones de combinación simétrica de L*, a*, b* para telas teñidas de colores como Swietenia Macrophylla, Mangifera Indica, Terminala Arjuna, Camellia Sinensis y Acacia Acacia. El valor L* de Corchorus Capsularis y Cinnamomum Tamala es comparativamente más alto debido a las menores interacciones entre el tinte y la fibra y la coloración libre de mordientes en el baño de tinte NPND. Los valores L*, a*, b* del tejido recubierto de Swietenia Macrophylla y Corchorus Capsularis coinciden excepcionalmente con los CB del bosque de Shorea Robusta Gaertn (hojas verdes) y Bamboo Vulgaris (hojas verdes). El valor L* de la tela teñida con Swietenia Macrophylla es comparativamente más bajo debido al mordiente NPND de Areca Catechu y a interacciones tinte-fibra comparativamente más altas en el baño de tinte NPND18. Figura 12B, de manera similar, la intensidad tricromática CIE del tejido recubierto de Swietenia Macrophylla y Corchorus Capsularis coincide en su mayoría con los CB seleccionados de Shorea Robusta Gaertn (tallo/corteza); Shorea Robusta Gaertn (hojas verdes); Shorea Robusta Gaertn (lecho de tierra con hojas secas); Madera seca de Eucalyptus Citriodora, puente de madera; Madera seca de Bambú Vulgaris; puente de madera; Fondo del suelo; Bambú vulgaris y musa acuminata. Se ha encontrado que la intensidad cromática RGB de las telas teñidas de Swietenia Macrophylla, Mangifera Indica, Terminalia Arjuna, Camellia Sinensis, Azadirachta Indica, Acacia Acuminata y Areca Catechu coincide comparativamente con los CB multidimensionales relacionados con el bosque. La información de datos cromáticos de los materiales NPND y CB se ha citado en la información de respaldo, Tabla 13.

Comparación cuantitativa de los valores CIE L*, a*, b* (A) y RGB (B) para piezas impresas, revestidas y teñidas con NPND colocadas frente a CB multidimensionales.

El proceso de teñido de NPND se puede reemplazar por recubrimiento/impresión en términos de un mayor porcentaje de deposición de NPND/desarrollo de diseño frondoso en la superficie de la tela, lo que puede tener más simetría entre el objeto objetivo de defensa (textiles tratados con camuflaje) y los materiales de CB del bosque, esta formulación puede ser un nuevo modelo de textiles de camuflaje formulados NPND para ocultar la detección de objetivos para aplicaciones de defensa en términos de tintes ecológicos; y proceso de mordiente NPND para coloración natural basada en NPND. No se ha encontrado ninguna diferencia significativa en términos de espectros UV-Vis-NIR de 220 a 1400 nm en la reflexión fenólica y de taninos entre la tela tratada con Swietenia Macrophylla y la Swietenia Macrophylla cruda, lo que puede significar una coincidencia simétrica de reflexión óptica entre los textiles tratados con Swietenia Macrophylla y bosque CB. En pruebas de campo también se ha encontrado una pequeña desviación de la reflexión cromática entre los textiles estampados, recubiertos y teñidos de Woodland CB, Shorea Robusta Gaertn y Swietenia Macrophylla. La corteza de Swietenia Macrophylla se ha destacado como una buena propiedad de coloración, aplicable para teñido, revestimiento e impresión; y las propiedades de reflexión son adecuadas para la coloración de camuflaje contra el CB del bosque. El polvo de NPND residual de las industrias de procesamiento de madera puede ser una buena fuente de NPND de combate. Por lo tanto, existe la posibilidad de desarrollar coloración de camuflaje tratada con NPND para protección de defensa, como ropa de defensa/tiendas de campaña temporales/redes para lugares de combate contra CB en bosques; Las tecnologías textiles preferidas son el recubrimiento/impresión para una deposición máxima de NPND en sustancias textiles. Además, los tejidos recubiertos/estampados/teñidos con NPND se pueden utilizar para la fabricación de prendas de protección UV para la protección de defensa de 'textiles de camuflaje' y 'textiles de protección UV' simultáneos. Se aplicó un concepto ecológico de coloración NPND además de la coloración sin mordientes y/o mordientes/biomordientes NPND sin aplicaciones de ningún mordiente sintético. Por lo tanto, se ha descubierto que el método de recubrimiento/impresión de textiles tratados con NPND es más eficiente para la formulación y coloración del camuflaje. Los textiles estampados, recubiertos y teñidos con NPND se pueden formular para ropa de defensa, redes de protección/tiendas de campaña en CB. Para el reflejo fotográfico de textiles recubiertos e impresos como objeto objetivo y fondo de bosque seleccionado como bosque objetivo CB; Los textiles recubiertos son más adecuados, pero se puede recomendar una combinación de textiles NPND impresos recubiertos o textiles NPND impresos teñidos para hacer un diseño de hojas en tela contra CB del bosque en términos de ropa de defensa. Los textiles recubiertos con NPND son una técnica más adecuada para la reflexión simétrica con Woodland CB. Por ejemplo: revestimiento de red y tienda de campaña para protección contra CB del bosque. Por lo tanto, existen enormes posibilidades de investigación sobre la coloración natural, pero el concepto de textiles de camuflaje basados ​​en NPND es una nueva experimentación para aplicaciones de defensa y una formulación ecológica de coloración NPND. Aunque en este experimento se ha opinado sobre el mordiente NPND, la aplicación de mordiente sintético puede mejorar la actividad funcional de la tanasa para una mayor reticulación de la fibra de tinte de la coloración textil basada en NPND. Además, el tejido sintético/algodón aglutinante sintético de nanopartículas NPND se puede aplicar para la fabricación revestida/impresa contra CB seleccionados para lograr los textiles de camuflaje deseados. Por lo tanto, NPND-tintes naturales-mordientes naturales-fibra natural-algodón también se pueden implementar/ampliar para la producción ecológica de prendas de moda, especialmente para la producción de prendas para niños/textiles médicos en términos de textiles amigables/de protección para el usuario.

Es una cuestión muy crítica decidir un material NPND específico para una estandarización muy específica de ocultación contra CB del bosque debido a la variación de la química cromática según la estación; química cromática por lugar de combate; química cromática por región de combate, química cromática por parte multidimensional de materiales cromáticos como hojas secas, hojas verdes, cortezas/tallos; química cromática por diferentes especies de materiales NPND, química cromática por ubicación de CB del bosque contra la luz solar y química cromática en región espectral multidimensional en UV-Vis-IR. Para evitar dificultades, la fuente multidimensional de materiales NPND se puede combinar y formular para la técnica revestida/impresa de textiles de camuflaje para una mejor combinación de colores y espectros en los espectros UV-Vis-IR. Bajo análisis cromático, es factible implementar coloración textil basada en NPND para igualar cromáticamente con CB del bosque. Swietenia Macrophylla, Mangifera Indica, Terminalia Arjuna, Camellia Sinensis, Azadirachta Indica, Acacia Acuminata, Areca Catechu, Cinnamomum Tamala, Corchorus Capsularis, Shorea Robusta Gaertn, Eucalyptus Citriodora, Bamboo Vulgaris, Musa Acuminata y especies de plantas relacionadas se consideran materiales NPND. Se pueden recolectar, moler y mezclar diferentes tipos de materiales NPND, diferentes partes del árbol (hojas, madera, corteza, raíz, cáscara de fruta, semilla de fruta, flor, etc.) y diferentes fuentes de residuos en la industria de procesamiento textil como nano. partícula para teñido/recubrimiento/impresión textil uniforme de 'coloración verde', 'mordiente verde' y 'procesamiento verde' en términos de propiedad técnica en lugar de coloración únicamente. Tanto la coloración sólida como el patrón NPND se pueden considerar para la formulación de camuflaje según el entorno de combate y/o los requisitos del profesional de defensa/región relacionada con el CB del bosque.

Todos los datos generados o analizados durante esta experimentación se incluyen en un archivo de información complementaria; Tablas 1 a 13, información de respaldo.

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Autor, Md. Anowar Hossain, ID de solicitud de Doctorado en Filosofía (PhD): 2612540, ID de estudiante de doctorado: 3820066, Universidad RMIT, Melbourne, Australia; Profesor (licencia por estudios), Departamento de Ingeniería Textil, City University, Dhaka, Bangladesh, reconoce a la Universidad RMIT y al gobierno australiano por la financiación a través de la beca de estipendio del programa de formación en investigación (RTP), año académico 2020-23. El autor agradece al 'Profesor Lijing Wang' y al 'Profesor emérito Robert Shanks' por sus trabajos de supervisión de doctorado en la Escuela de Moda y Textiles de la Universidad RMIT. El autor también agradece al Consejo de Investigación Científica e Industrial de Bangladesh (BCSIR) por aprobar un descuento del 50% en el costo de las pruebas como investigador de doctorado de la Universidad RMIT.

El autor no recibió apoyo financiero para la investigación, autoría y/o publicación de este artículo.

Escuela de Moda y Textiles, Universidad RMIT, 25 Dawson Street, Brunswick, Melbourne, VIC, 3056, Australia

Maryland. Anowar Hossain

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Conceptualización, visualización, experimentación, redacción de borradores y edición.

Correspondencia al Dr. Anowar Hossain.

El autor no declara intereses en competencia.

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Recibido: 03 de octubre de 2022

Aceptado: 16 de marzo de 2023

Publicado: 28 de marzo de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-31725-2

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