Marine sensor får styr på salt

En fleksibel, letvægts og robust saltholdighedssensor, der kan monteres på vanddyr til langtidsovervågning af deres levesteder, er udviklet af et tværfagligt team på KAUST. Holdet skabte en sensor, der nøjagtigt registrerer saltholdighed, selv efter langvarig nedsænkning. Sensoren kan danne grundlag for en havdyrsovervågningsenhed, der registrerer flere undervandshabitatparametre, siger forskerne.

Beliggende ved bredden af ​​Det Røde Hav, KAUST har forskningsfokus på dette økologisk rige og økonomisk vigtige økosystem. Elektroingeniør Jürgen Kosel arbejder sammen med havforsker Carlos Duarte fra Red Sea Research Center for at udvikle overvågningsenheder som en del af KAUSTs Sensor Initiative. "Som ingeniører vores gruppe stræber efter at forsyne havforskerne med nye teknologier, der er skræddersyet til deres behov, " siger Kosel.

En vigtig parameter er at ændre havets saltholdighed, som kan påvirke marine organismers sundhed, men påvirker også centrale aspekter af havsystemet, såsom vandcirkulation. "Det er en central parameter, der bruges til at studere havenes egenskaber såvel som virkningerne af klimaændringer, " forklarer Alayna Kaidarova, en ph.d. elev i Kosels hold.

Jo saltere vandet er, jo højere dens elektriske ledningsevne, som kan måles ved hjælp af et par elektroder. Udfordringen ligger i, at i havvand, mikroorganismer vil begynde at vokse på elektrodeoverfladen, forårsager et fald i de registrerede konduktansværdier. Kosel og hans team har udviklet en sensor, der overvinder dette problem.

Holdet skabte sensoren ud fra et fleksibelt polymerark. At skrive på arket ved hjælp af en laserstråle, holdet opvarmede målrettede strimler af polymeren, nedbryde polymerstrukturen for at producere ledende strimler af grafen, der danner elektroderne. Når den betjenes ved lav frekvens, biofouling forårsagede det samme konduktansfald, som havde ramt tidligere enheder. Men når den blev betjent ved høj frekvens, holdet viste, biofouling havde ingen effekt på ydeevnen, og sensoren opretholdt en stabil aflæsning selv efter uger i havvand. "Vi undgik indflydelsen fra foulants rekruttering på overfladen af ​​elektroderne, som forventes at løse langsigtede pålidelighedsproblemer, " siger Kaidarova.

Holdet planlægger at bruge den laser-inducerede grafen teknik som en alsidig, billig måde at skabe integrerede sensorplatforme, der kan overvåge temperatur, tryk, saltholdighed, pH og magnetfelt. "Dataene indsamlet fra disse alsidige sensorer er beregnet til at blive inkorporeret i Rødehavets bevaringsforvaltning, " siger Kaidarova.