Att rikta en laserstråle mot ett flygplan är inte ett ofarligt skämt:den plötsliga blixten av starkt ljus kan göra piloten ur funktion, riskerar passagerarnas och besättningens liv. Men eftersom attacker kan ske med olika färgade lasrar, som rött, grönt eller till och med blått, forskare har haft svårt att utveckla en enda metod för att förhindra alla våglängder av laserljus. I dag, forskare rapporterar flytande kristaller som en dag skulle kunna införlivas i flygplansvindrutor för att blockera alla ljusa färger, fokuserat ljus.

Forskarna kommer att presentera sina resultat idag vid American Chemical Society (ACS) Spring 2019 National Meeting &Exposition.

Enligt Federal Aviation Administration, 6, 754 laserangrepp på flygplan rapporterades under 2017. "Vi kontaktades av medarbetare på flygavdelningen på vårt universitet om det växande problemet som händer på flygplatser över hela världen, där människor sköt laser mot flygplan under start och landning, de kritiska faserna av flygningen, " säger Jason Keleher, Ph.D., projektets huvudutredare. Sådana attacker, som orsakar starka ljusglimtar i sittbrunnen, kan distrahera piloter eller orsaka tillfällig eller permanent visuell skada, beroende på laserns våglängd och intensitet.

"Vi ville komma på en lösning som inte krävde att vi helt skulle omkonstruera ett flygplans vindruta, men istället lägger till ett lager på glaset som utnyttjar det befintliga kraftsystemet för avfrostning av vindrutan, säger Daniel Maurer, en grundutbildningsstudent. Keleher och Maurer är vid Lewis University.

Istället för att integreras i vindrutan, Tidigare inflygningar har inkluderat neddragbara vindrutor eller skyddsglasögon som piloter tar på sig under start och landning. Dock, dessa kan vara obekväma eftersom de kräver att flygbesättningen vidtar dessa försiktighetsåtgärder oavsett om de faktiskt är måltavla eller inte. Ett ännu större problem är att dessa strategier endast fungerar för specifika våglängder av laserljus. "De blockerar inte allt, Maurer säger. "De är vanligtvis riktade mot gröna lasrar eftersom de används för majoriteten av attackerna."

För att utveckla sitt nya tillvägagångssätt, forskarna drog fördel av flytande kristaller - material med egenskaper mellan vätskor och fasta kristaller som gör dem användbara i elektroniska displayer. Teamet placerade en lösning av flytande kristaller som kallas N -(4-metoxibensyliden)-4-butylanilin (MBBA) mellan två 1-tums kvadratiska glasrutor. MBBA har en transparent flytande fas och en ogenomskinlig kristallin fas som sprider ljus. Genom att lägga på en spänning till apparaten, forskarna fick kristallerna att anpassa sig till det elektriska fältet och genomgå en fasförändring till det mer solida kristallina tillståndet.

De inriktade kristallerna blockerade upp till 95 procent av rött, blå och gröna strålar, genom en kombination av ljusspridning, absorption av laserns energi och korspolarisering. De flytande kristallerna kan blockera lasrar med olika krafter, simulerar olika belysningsavstånd, samt ljus sken i olika vinklar på glaset.

Dessutom, systemet var helautomatiskt:En fotoresistor upptäckte laserljus och triggade sedan kraftsystemet att lägga på spänningen. När strålen togs bort, systemet stängde av strömmen, och de flytande kristallerna återgick till sin genomskinlighet, flytande tillstånd. "Vi vill bara blockera platsen där lasern träffar vindrutan och sedan få den att snabbt återgå till det normala efter att lasern är borta, " konstaterar Keleher. Resten av vindrutan, som inte träffades av lasern, skulle vara transparent hela tiden.

Nu när forskarna har visat att deras tillvägagångssätt fungerar, de planerar att skala upp det från 1-tums kvadrater till storleken på en hel flygplansvindruta. De första resultaten har visat att ett sensorrutmönster på 2-tums rutor av glas endast reagerar på den del av glaset som är upplyst. Teamet testar också olika typer av flytande kristaller för att hitta ännu mer effektiva och mångsidiga kristaller som återgår till det transparenta tillståndet snabbare när lasern har tagits bort.