Een laserstraal op een vliegtuig richten is geen onschuldige grap:de plotselinge flits van helder licht kan de piloot uitschakelen, levens van passagiers en bemanning riskeren. Maar omdat aanvallen kunnen plaatsvinden met verschillende kleuren lasers, zoals rood, groen of zelfs blauw, wetenschappers hebben het moeilijk gehad om een ​​enkele methode te ontwikkelen om alle golflengten van laserlicht te belemmeren. Vandaag, onderzoekers rapporteren vloeibare kristallen die ooit in de voorruit van vliegtuigen kunnen worden verwerkt om elke kleur van helder, gericht licht.

De onderzoekers zullen hun resultaten vandaag presenteren op de American Chemical Society (ACS) Spring 2019 National Meeting &Exposition.

Volgens de Federal Aviation Administration, 6, In 2017 werden 754 laseraanvallen op vliegtuigen gemeld. "We werden benaderd door medewerkers van de luchtvaartafdeling van onze universiteit over het groeiende probleem op luchthavens over de hele wereld, waar mensen tijdens het opstijgen en landen met lasers op vliegtuigen schoten, de kritieke vluchtfasen, " zegt Jason Keleher, doctoraat, hoofdonderzoeker van het project. dergelijke aanvallen, die felle lichtflitsen in de cockpit veroorzaken, kan piloten afleiden of tijdelijke of permanente visuele schade toebrengen, afhankelijk van de golflengte en intensiteit van de laser.

"We wilden een oplossing bedenken waarvoor we niet de voorruit van een vliegtuig volledig opnieuw moesten ontwerpen, maar voegt in plaats daarvan een laag toe aan het glas dat gebruikmaakt van het bestaande stroomsysteem voor het ontdooien van de voorruit, " zegt Daniël Maurer, een bachelorstudent. Keleher en Maurer zijn aan de Lewis University.

In plaats van te worden geïntegreerd in de voorruit, eerdere benaderingen omvatten neerklapbare voorruiten of brillen die piloten dragen tijdens het opstijgen en landen. Echter, deze kunnen onhandig zijn omdat ze vereisen dat de cockpitbemanning deze voorzorgsmaatregelen neemt, of ze nu wel of niet het doelwit zijn. Een nog groter probleem is dat deze strategieën alleen werken voor specifieke golflengten van laserlicht. "Ze blokkeren niet alles, "zegt Maurer. "Ze zijn meestal gericht op groene lasers omdat die voor de meeste aanvallen worden gebruikt."

Om hun nieuwe aanpak te ontwikkelen, de onderzoekers maakten gebruik van vloeibare kristallen - materialen met eigenschappen tussen die van vloeistoffen en vaste kristallen waardoor ze bruikbaar zijn in elektronische displays. Het team plaatste een oplossing van vloeibare kristallen genaamd N -(4-methoxybenzylideen)-4-butylaniline (MBBA) tussen twee 1-inch vierkante ruiten. MBBA heeft een transparante vloeibare fase en een ondoorzichtige kristallijne fase die licht verstrooit. Door een spanning op het apparaat aan te brengen, de onderzoekers zorgden ervoor dat de kristallen zich aanpasten aan het elektrische veld en een faseverandering ondergingen naar de meer vaste kristallijne toestand.

De uitgelijnde kristallen blokkeerden tot 95 procent van rood, blauwe en groene stralen, door een combinatie van lichtverstrooiing, absorptie van de laserenergie en kruispolarisatie. De vloeibare kristallen kunnen lasers met verschillende vermogens blokkeren, simuleren van verschillende afstanden van verlichting, evenals licht scheen onder verschillende hoeken op het glas.

In aanvulling, het systeem was volledig automatisch:een fotoresistor detecteerde laserlicht en activeerde vervolgens het voedingssysteem om de spanning toe te passen. Toen de balk werd verwijderd, het systeem heeft de stroom uitgeschakeld, en de vloeibare kristallen keerden terug naar hun transparante, vloeibare fase. "We willen alleen de plek blokkeren waar de laser de voorruit raakt en deze snel weer normaal maken nadat de laser is verdwenen, " merkt Keleher op. De rest van de voorruit, die niet door de laser werd geraakt, te allen tijde transparant zou blijven.

Nu de onderzoekers hebben aangetoond dat hun aanpak werkt, ze zijn van plan om het op te schalen van 1-inch vierkanten tot de grootte van een volledige voorruit van een vliegtuig. De eerste resultaten hebben aangetoond dat een sensorrasterpatroon op 2-inch vierkanten glas alleen reageert op het gedeelte van het glas dat wordt verlicht. Het team test ook verschillende soorten vloeibare kristallen om nog efficiëntere en veelzijdigere kristallen te vinden die sneller terugkeren naar de transparante staat zodra de laser is verwijderd.