El sistema tiene la capacidad de resistir condiciones muy duras, como temperaturas extremas, alta salinidad, presión variable, radiación intensa, químicos reactivos y / o alta humedad. Crédito:2020 KAUST
Los entornos hostiles que son inhóspitos para las tecnologías existentes ahora podrían monitorearse utilizando sensores basados en grafeno. Una forma intrigante de carbono, el grafeno comprende capas de anillos hexagonales interconectados de átomos de carbono, una estructura que produce propiedades físicas y electrónicas únicas con posibilidades para muchas aplicaciones.
"El grafeno se ha proyectado como un material milagroso durante años, pero su aplicación en condiciones ambientales adversas fue inexplorada, "dice Sohail Shaikh, quién ha desarrollado los nuevos sensores, junto con Muhammad Hussain de KAUST.
"Las tecnologías de sensores existentes operan en una gama muy limitada de condiciones ambientales, fallar o volverse poco confiable si hay mucha desviación, "Añade Shaikh.
El nuevo sensor robusto se basa en cambios en la resistencia eléctrica del grafeno en respuesta a la temperatura variable, salinidad y acidez de una solución medida como pH. El sistema tiene potencial para monitorear variables adicionales, incluyendo la presión y los caudales de agua.
Los investigadores señalan que la detección de múltiples variables se puede incorporar en un solo dispositivo, aumentando enormemente su utilidad.
El grafeno se transfiere a una hoja flexible de polímero de poliimida, y se puede conectar a sistemas electrónicos apropiados para recolectar y transmitir las señales para cualquier variable ambiental que se esté monitoreando. Los datos se pueden transmitir de forma inalámbrica mediante la tecnología Bluetooth estándar.
La estructura de los sensores de grafeno para pH (arriba a la izquierda), salinidad (abajo a la izquierda) y temperatura (derecha). Crédito:2020 Shaikh &Hussain
El mayor avance práctico está en la resistencia del sistema que le permite tolerar temperaturas de hasta 650 grados Celsius, alta salinidad, presión variable, radiación intensa, productos químicos reactivos, alta humedad o cualquier combinación de estas condiciones. Los sensores también pueden ofrecer ventajas en sensibilidad, por ejemplo, logrando un aumento de la sensibilidad del 260 por ciento en la detección de temperatura en relación con una alternativa existente.
Como explica Hussain:"Nuestro estudio es el primero en mostrar de manera decisiva las perspectivas del grafeno como material de detección para una variedad de condiciones ambientales adversas".
Entre las posibles aplicaciones del mundo real se incluyen la monitorización de las condiciones en el agua del océano, fluidos corporales, la industria del petróleo y el gas, exploración espacial, y muchas situaciones que implican exposición a productos químicos que dañarían los sensores existentes.
La estructura delgada y la flexibilidad del sensor también lo hacen adecuado para su uso en tecnologías portátiles para buceadores y atletas. o en aplicaciones médicas.
Los investigadores creen que los continuos desarrollos que vinculan los dispositivos electrónicos con las tecnologías de Internet de las cosas (IoT) e Internet de todo (IoE) traerán muchas necesidades y oportunidades para sus sensores robustos y flexibles.
