Flydende krystaller kan hjælpe med at aflede laserpegerangreb på fly

At rette en laserstråle mod et fly er ikke en ufarlig sjov:Det pludselige glimt af stærkt lys kan invalide piloten, risikerer passagerers og besætnings liv. Men fordi angreb kan ske med forskellige farvede lasere, såsom rød, grøn eller endda blå, forskere har haft svært ved at udvikle en enkelt metode til at forhindre alle bølgelængder af laserlys. I dag, forskere rapporterer flydende krystaller, der en dag kunne blive inkorporeret i flyets forruder for at blokere enhver farve af lys, fokuseret lys.

Forskerne vil præsentere deres resultater i dag ved American Chemical Society (ACS) National Meeting &Exposition i foråret 2019.

Ifølge Federal Aviation Administration, 6, 754 laserangreb på fly blev rapporteret i 2017. "Vi blev kontaktet af samarbejdspartnere i luftfartsafdelingen på vores universitet om det voksende problem, der sker i lufthavne over hele verden, hvor folk skød lasere mod fly under start og landing, flyets kritiske faser, "siger Jason Keleher, Ph.d., projektets hovedforsker. Sådanne angreb, som forårsager lyse lysglimt i cockpittet, kan distrahere piloter eller påføre midlertidig eller permanent synsskade, afhængigt af laserens bølgelængde og intensitet.

"Vi ønskede at komme med en løsning, der ikke krævede, at vi fuldstændig omstrukturerede et flys forrude, men tilføjer i stedet et lag til glasset, der udnytter det eksisterende elsystem til afrimning af forruden, "siger Daniel Maurer, en bachelorstuderende. Keleher og Maurer er på Lewis University.

I stedet for at blive integreret i forruden, tidligere tilgange har inkluderet nedtrukne forruder eller beskyttelsesbriller, som piloter tager på under start og landing. Imidlertid, disse kan være ubelejlige, fordi de kræver, at flyvebesætningen tager disse forholdsregler, uanset om de rent faktisk bliver målrettet. Et endnu større problem er, at disse strategier kun fungerer for specifikke bølgelængder af laserlys. "De blokerer ikke alt, "Maurer siger." De er normalt målrettet mod grønne lasere, fordi de bruges til størstedelen af ​​angrebene. "

For at udvikle deres nye tilgang, forskerne udnyttede flydende krystaller - materialer med egenskaber mellem væskers og faste krystallers egenskaber, der gør dem nyttige i elektroniske displays. Teamet placerede en opløsning af flydende krystaller kaldet N -(4-methoxybenzyliden) -4-butylanilin (MBBA) mellem to 1-tommer-firkantede ruder af glas. MBBA har en gennemsigtig flydende fase og en uigennemsigtig krystallinsk fase, der spreder lys. Ved at tilslutte apparatet en spænding, forskerne fik krystallerne til at flugte med det elektriske felt og undergå en faseændring til den mere solide krystallinske tilstand.

De justerede krystaller blokerede op til 95 procent af rødt, blå og grønne bjælker, gennem en kombination af lysspredning, absorption af laserens energi og krydspolarisering. De flydende krystaller kunne blokere lasere med forskellige kræfter, simulerer forskellige belysningsafstande, samt lys skinnede i forskellige vinkler på glasset.

Ud over, systemet var fuldautomatisk:En fotoresistor registrerede laserlys og udløste derefter elsystemet til at anvende spændingen. Da strålen blev fjernet, systemet slukkede for strømmen, og de flydende krystaller vendte tilbage til deres gennemsigtige, flydende tilstand. "Vi vil kun blokere det sted, hvor laseren rammer forruden, og derefter få det til at gå tilbage til det normale, efter at laseren er væk, "Noterer Keleher. Resten af ​​forruden, som ikke blev ramt af laseren, vil altid være gennemsigtig.

Nu hvor forskerne har vist, at deres tilgang fungerer, de planlægger at skalere det op fra 1-tommer firkanter til størrelsen af ​​en hel flyforrude. Indledende resultater har vist, at et sensorgittermønster på 2-tommer firkanter af glas kun reagerer på det glasparti, der er belyst. Teamet tester også forskellige typer flydende krystaller for at finde endnu mere effektive og alsidige, der hurtigere vender tilbage til den gennemsigtige tilstand, når laseren er fjernet.