Tuffa miljöer som är ogästvänliga för befintlig teknik kunde nu övervakas med hjälp av sensorer baserade på grafen. En spännande form av kol, grafen består av lager av sammankopplade hexagonala ringar av kolatomer, en struktur som ger unika elektroniska och fysiska egenskaper med möjligheter för många tillämpningar.

"Grafen har projicerats som ett mirakelmaterial i flera år nu, men dess tillämpning under svåra miljöförhållanden var outforskad, " säger Sohail Shaikh, vem har utvecklat de nya sensorerna, tillsammans med KAUSTs Muhammad Hussain.

"Befintlig sensorteknologi fungerar i ett mycket begränsat område av miljöförhållanden, misslyckas eller blir opålitlig om det finns mycket avvikelser, ", tillägger Shaikh.

Den nya robusta sensorn är beroende av förändringar i det elektriska motståndet hos grafen som svar på varierande temperatur, salthalt och surheten i en lösning mätt som pH. Systemet har potential att övervaka ytterligare variabler, inklusive tryck och vattenflöden.

Forskarna påpekar att avkänning av flera variabler kan integreras i en enda enhet, ökar dess användbarhet kraftigt.

Grafenen överförs till ett flexibelt ark av polyimidpolymer, och den kan anslutas till lämpliga elektroniska system för att samla in och sända signalerna för vilken miljövariabel som övervakas. Data kan överföras trådlöst med standard Bluetooth-teknik.

Det största praktiska framstegen ligger i systemets motståndskraft som gör att det tål temperaturer så höga som 650 grader Celsius, hög salthalt, varierande tryck, intensiv strålning, reaktiva kemikalier, hög luftfuktighet eller någon kombination av dessa förhållanden. Sensorerna kan också erbjuda fördelar i känslighet, till exempel, uppnå en 260-procentig känslighetsökning i temperaturavkänning i förhållande till ett befintligt alternativ.

Som Hussain förklarar:"Vår studie är den första som på ett avgörande sätt visar utsikterna för grafen som ett avkänningsmaterial för en mängd olika svåra miljöförhållanden."

Sannolikt verkliga tillämpningar inkluderar övervakningsförhållanden i havsvatten, kroppsvätskor, olje- och gasindustrin, utforskning av rymden, och många situationer som involverar exponering för kemikalier som skulle skada befintliga sensorer.

Sensorns tunna struktur och flexibilitet gör den också lämplig för användning i bärbara teknologier för dykare och idrottare, eller i medicinska tillämpningar.

Forskarna tror att den ständiga utvecklingen som länkar samman elektroniska enheter med Internet of Things (IoT) och Internet of Everything (IoE) teknologier kommer att ge många behov och möjligheter för deras robusta och flexibla sensorer.