En flexibel, lätt och robust salthaltssensor som kan fästas på vattenlevande djur för långtidsövervakning av deras livsmiljö har utvecklats av ett multidisciplinärt team på KAUST. Teamet skapade en sensor som noggrant registrerar salthalt även efter långvarig nedsänkning. Sensorn kan utgöra grunden för en övervakningsenhet för marina djur som registrerar flera undervattenshabitatparametrar, säger forskarna.

Beläget vid Röda havets stränder, KAUST har forskningsfokus på detta ekologiskt rika och ekonomiskt viktiga ekosystem. Elektroingenjören Jürgen Kosel arbetar tillsammans med marinforskaren Carlos Duarte från Red Sea Research Center för att utveckla övervakningsenheter som en del av KAUSTs sensorinitiativ. "Som ingenjörer, vår grupp strävar efter att förse marinforskare med ny teknologi som är skräddarsydd för deras behov, säger Kosel.

En viktig parameter är att förändra havets salthalt, som kan påverka hälsan hos marina organismer, men påverkar också viktiga aspekter av havssystemet, såsom vattencirkulation. "Det är en central parameter som används för att studera havens egenskaper såväl som effekterna av klimatförändringar, " förklarar Alayna Kaidarova, en Ph.D. elev i Kosels team.

Ju saltare vatten, ju högre dess elektriska ledningsförmåga, som kan mätas med hjälp av ett par elektroder. Utmaningen ligger i det faktum att i havsvatten, mikroorganismer kommer att börja växa på elektrodytan, orsakar ett fall i de registrerade konduktansvärdena. Kosel och hans team har utvecklat en sensor som löser detta problem.

Teamet skapade sensorn från ett flexibelt polymerark. Att skriva på arket med en laserstråle, teamet värmde upp riktade remsor av polymeren, bryta ner polymerstrukturen för att producera ledande grafenremsor som bildar elektroderna. När den används på låg frekvens, biofouling orsakade samma konduktansfall som hade drabbat tidigare enheter. Men när den kördes med hög frekvens, laget visade, biofouling hade ingen effekt på prestandan och sensorn bibehöll en stabil avläsning även efter veckor i havsvatten. "Vi undvek påverkan av foulants rekrytering på ytan av elektroderna, som förväntas lösa långsiktiga tillförlitlighetsproblem, " säger Kaidarova.

Teamet planerar att använda den laserinducerade grafentekniken som en mångsidig, billigt sätt att skapa integrerade sensorplattformar som kan övervaka temperatur, tryck, salthalt, pH och magnetfält. "Data som samlas in från dessa mångsidiga sensorer är avsedda att ingå i bevarandeförvaltningen av Röda havet, " säger Kaidarova.