En multisensorisk grafen-baseret hud kan mærke i ekstreme miljøer, hvor andre sensorer ikke kan bruges

Barske miljøer, der er ugæstfrie over for eksisterende teknologier, kunne nu overvåges ved hjælp af sensorer baseret på grafen. En spændende form for kulstof, grafen består af lag af indbyrdes forbundne sekskantede ringe af kulstofatomer, en struktur, der giver unikke elektroniske og fysiske egenskaber med muligheder for mange anvendelser.

"Graphene er blevet projekteret som et mirakelmateriale i årevis nu, men dets anvendelse under barske miljøforhold var uudforsket, " siger Sohail Shaikh, hvem har udviklet de nye sensorer, sammen med KAUSTs Muhammad Hussain.

"Eksisterende sensorteknologier fungerer under et meget begrænset område af miljøforhold, fejler eller bliver upålidelige, hvis der er meget afvigelse, " tilføjer Shaikh.

Den nye robuste sensor er afhængig af ændringer i den elektriske modstand af grafen som reaktion på varierende temperatur, saltholdighed og surhedsgraden af ​​en opløsning målt som pH. Systemet har potentiale til at overvåge yderligere variabler, herunder tryk og vandstrømningshastigheder.

Forskerne påpeger, at sansning for flere variabler kan inkorporeres i en enkelt enhed, øger dets anvendelighed i høj grad.

Grafenen overføres til et fleksibelt ark af polyimidpolymer, og den kan forbindes til passende elektroniske systemer til at indsamle og transmittere signalerne for hvilken som helst miljøvariabel, der overvåges. Dataene kunne overføres trådløst ved hjælp af standard Bluetooth-teknologi.

Det største praktiske fremskridt ligger i systemets modstandsdygtighed, der gør det muligt for det at tolerere temperaturer helt op til 650 grader Celsius, høj saltholdighed, varierende tryk, intens stråling, reaktive kemikalier, høj luftfugtighed eller en kombination af disse forhold. Sensorerne kan også tilbyde fordele i følsomhed, for eksempel, opnå en 260 procents følsomhedsforøgelse i temperaturføling i forhold til et eksisterende alternativ.

Som Hussain forklarer:"Vores undersøgelse er den første, der på afgørende vis viser mulighederne for grafen som et sansemateriale til en række barske miljøforhold."

Sandsynlige applikationer fra den virkelige verden inkluderer overvågningsforhold i havvand, kropsvæsker, olie- og gasindustrien, rumudforskning, og mange situationer, der involverer eksponering for kemikalier, der ville beskadige eksisterende sensorer.

Sensorens tynde struktur og fleksibilitet gør den også velegnet til brug i bærbare teknologier til dykkere og atleter, eller i medicinske applikationer.

Forskerne mener, at løbende udvikling, der forbinder elektroniske enheder med Internet of Things (IoT) og Internet of Everything (IoE) teknologier, vil bringe mange behov og muligheder for deres robuste og fleksible sensorer.