Een flexibele, lichtgewicht en robuuste zoutgehaltesensor die kan worden bevestigd aan waterdieren voor langdurige monitoring van hun leefgebied is ontwikkeld door een multidisciplinair team bij KAUST. Het team creëerde een sensor die het zoutgehalte nauwkeurig registreert, zelfs na langdurige onderdompeling. De sensor kan de basis vormen van een monitoringapparaat voor zeedieren dat meerdere parameters van onderwaterhabitats registreert, zeggen de onderzoekers.

Gelegen aan de oevers van de Rode Zee, KAUST heeft een onderzoeksfocus op dit ecologisch rijke en economisch belangrijke ecosysteem. Elektrotechnisch ingenieur Jürgen Kosel werkt samen met mariene wetenschapper Carlos Duarte van het Red Sea Research Center om monitoringapparatuur te ontwikkelen als onderdeel van KAUST's Sensor Initiative. "Als ingenieurs, onze groep streeft ernaar de mariene onderzoekswetenschappers te voorzien van nieuwe technologieën die zijn afgestemd op hun behoeften, ' zegt Kos.

Een belangrijke parameter is het verschuiven van het zoutgehalte van de oceaan, die de gezondheid van mariene organismen kunnen beïnvloeden, maar beïnvloedt ook belangrijke aspecten van het oceaansysteem, zoals watercirculatie. "Het is een cruciale parameter die wordt gebruikt om de eigenschappen van de oceanen en de effecten van klimaatverandering te bestuderen, " legt Alayna Kaidarova uit, een doctoraat student in het team van Kosel.

Hoe zouter het water, hoe hoger de elektrische geleidbaarheid, die kan worden gemeten met behulp van een paar elektroden. De uitdaging ligt in het feit dat, in zeewater, micro-organismen zullen gaan groeien op het elektrodeoppervlak, waardoor de geregistreerde geleidbaarheidswaarden dalen. Kosel en zijn team hebben een sensor ontwikkeld die dit probleem oplost.

Het team heeft de sensor gemaakt van een flexibele polymeerplaat. Schrijven op het vel met behulp van een laserstraal, het team verwarmde gerichte stroken van het polymeer, het afbreken van de polymeerstructuur om geleidende stroken grafeen te produceren die de elektroden vormen. Bij gebruik op lage frequentie, biofouling veroorzaakte dezelfde daling van de geleidbaarheid die eerdere apparaten had getroffen. Maar toen het op hoge frequentie werd gebruikt, het team toonde, biofouling had geen effect op de prestaties en de sensor bleef zelfs na weken in zeewater stabiel. "We hebben de invloed van de rekrutering van vervuilingen op het oppervlak van de elektroden vermeden, die naar verwachting betrouwbaarheidsproblemen op de lange termijn zal oplossen, ' zegt Kaidarova.

Het team is van plan om de laser-geïnduceerde grafeentechniek te gebruiken als een veelzijdige, goedkope manier om geïntegreerde sensorplatforms te creëren die de temperatuur kunnen bewaken, druk, zoutgehalte, pH en magnetisch veld. "De gegevens die van deze veelzijdige sensoren worden verzameld, zijn bedoeld om te worden opgenomen in het beheer van de Rode Zee, ' zegt Kaidarova.