1
BAB I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang Polimer secara umum merupakan bahan dengan kemampuan menghantarkan listrik yang rendah dan tidak memiliki respon terhadap adanya medan magnet dari luar. Tetapi melalui beberapa penelitian yang dilakukan, sebagian bahan polimer ternyata dapat ditingkatkan konduktifitas listriknya dengan menambahkan bahan asam sehingga timbul fasa kedua yang bersifat konduktif. Salah satu bahan polimer yang konduktivitas listriknya dapat ditingkatkan adalah polianilin (PANi). Ketika pertama kali ditemukan pada tahun 1840 dalam bentuk monomer anilin oleh Fritzsche, polianilin tidak banyak mendapat perhatian para peneliti sampai pada tahun 1980- an ketika terjadi perkembangan dalam dunia komponen elektronik, bahan polimer konduktif menjadi perhatian karena sifatnya yang konduktif dapat diaplikasikan sebagai material elektronik seperti kapasitor, sensor pH dan transistor (Asrori, 2000). Polimer konduktif dan elektroaktif adalah material baru yang sangat diminati oleh para peneliti dikarenakan sifat listrik dan magnetnya yang unik serta kemudahan cara sintesisnya.Salah satu jenis polimer konduktif yang banyak diteliti adalah polianilin karena mempunyai kestabilan lingkungan yang lebih tinggi dan kemudahan proses sintesis serta pendopingannya, dibandingkan dengan polimer konduktif lainnya. Polianilin dapat disintesis secara elektrokimia menghasilkan produk dalam bentuk film dan sintesis secara kimia biasa akan menghasilkan polianilin dalam bentuk bubuk. Sintesis polianilin secara kimia biasa yang sering dilakukan adalah polimerisasi interfasial(antar muka) karena metode ini relatif mudah dalam pemberian doping. Secara elektrokimia Polianilin dapat disintesis dengan metode galvanostatik dimana proses doping terjadi bersamaan dengan polimerisasi. Pada metode ini terjadi perubahan unsur/senyawa kimia menjadi senyawa yang sesuai dengan yang diinginkan. Penggunaan metode ini oleh para peneliti dalam mensintesis bahan didasarkan oleh berbagai keuntungan yang ditawarkan seperti peralatan yang diperlukan sangat sederhana, yakni terdiri dari dua/tiga batang elektroda yang dihubungkan dengan sumber arus listrik, potensial elektroda dan rapat arusnya dapat 1
2
diatur sehingga selektivitas dan kecepatan reaksinya dapat ditempatkan pada batasbatas yang diinginkan melalui pengaturan besarnya potensial listrik serta tingkat polusi sangat rendah dan mudah dikontrol. Dari keuntungan yang ditawarkan menyebabkan teknik elektrosintesis lebih menguntungkan dibandingkan metode sintesis secara konvensional, yang sangat dipengaruhi oleh tekanan, suhu, katalis dan konsentrasi. Selain itu proses elektrosintesis juga dimungkinkan untuk dilakukan pada tekanan atmosfer dan pada suhu antara 100-9000C terutama untuk sintesis senyawa organik, sehingga memungkinkan penggunaan materi yang murah. Selain sebagai material tunggal, penelitian juga difokuskan pada sintesis film tifis dari polimer konduktif sebagai upaya untuk mendapatkan material baru dengan aplikasi yang lebih luas. Kekurangan polimer konduktif ini adalah sifat magnetiknya yang tidak begitu baik, hal ini dapat diatasi dengan membuat kompositnya dengan bahanmagnetik semisal Fe3O4.
Bahan Fe3O4 bersifat ferromagnetik yang dalam
keadaan murni nilai magnetisasi jenuh dapat mencapai 65 emu/g. Peningkatan konduktivitas listrik dan respon magnetik yang cukup baik, membuat bahan komposit polianilin-Fe3O4 dapat diaplikasikan secara luas baik sebagai electrochromic
device,
electromagnetic
interference
shielding
dan
penyerap
gelombang mikro (Putri,dkk,2008). Penelitian komposit berbasis polianilin telah banyak dilakukan, di antaranya oleh Xiao et.al.(2007) melakukan preparasi nanokomposit polianilin - Fe3O4 dengan metode novel Pickering emulsion route, dan mempelajari sifat listrik, magnetik serta morfologinya. Hasil karakterisasi memperlihatkan bahwa ternyata baik nilai konduktivitas maupun morfologinya tergantung pada rasio volum toluena terhadap air dan jumlah Fe3O4 di dalam sampel. Nilai saturasi magnetisasi menurun sesuai dengan penurunanjumlah Fe3O4 di dalam sampel. Saboktakin
et.al.
(2008)
mensintesis
nanokomposit
polianilin/poli(p-
hidroksianilin)/Fe3O4 (PANi/PHAN/Fe3O4 dengan metode reaksi kimia. Hasil karakterisasi dengan SEM memperlihatkan bahwa nanokomposit PANi/PHAN/ Fe3O sangat sensitif terhadap suhu, terlihat pula bahwa nanopartikel Fe3O4 terdistribusi homogen di dalam matriks PANi/PHAN.
3
Putri,nugrahani,dkk
(2009)
melakukan
sintesis
film
nanokomposit
PANi/HCl/Fe3O4 telah dilakukan menggunakan metode elektrokimia galvanostat dengan elektroda nikel sebagai katoda dan elektroda karbon sebagai anoda. Sintesis dilakukan dengan arus 4mA selama 30 menit, dengan variasi volume penambahan ferofluida terhadap volume anilin. Keberadaan fasa iron oxide telah dikonfirmasi dengan hasil karakterisasi EDX.
Sedangkan morfologi permukaan sampel dapat
dilihat dari hasil karakterisasi SEM. Nilai konduktivitas listrik sampel menurun dengan penambahan Fe3O4. ZnO adalah material yang relatif lunak dengan kekerasan perkiraan 4,5 pada skala Mohs. Konstanta elastisnya lebih kecil dari semikonduktor III-V, seperti GaN. Kapasitas panas dan konduktivitas panasnya tinggi, ekspansi termal rendah dan suhu lebur ZnO tinggi yang bermanfaat untuk keramik. Di antara semikonduktor tetrahedral, ZnO memiliki tensor piezoelektrik tertinggi atau setidaknya sebanding dengan GaN dan AlN. Sifat ini membuat bahan ini merupakan teknologi penting bagi banyak aplikasi piezoelektrik , yang membutuhkan elektromekanis dengan kopling yang besar. ZnO memiliki band gap relatif besar dari ~ 3,3 eV pada suhu kamar, karena itu ZnO murni tidak berwarna dan transparan. Keuntungan yang terkait dengan band gap yang besar termasuk tegangan yang tinggi, kemampuan untuk mempertahankan medan listrik yang besar, suara elektronik yang lebih rendah, dan suhu yang tinggi dan tinggnya daya operasi. Celah pita ZnO lebih lanjut dapat disetel dari ~ 3-4 eV oleh paduan dengan magnesium oksida atau oksida kadmium. Kebanyakan ZnO memiliki karakteristik tipe-n, bahkan tanpa adanya pendopingan . Penjelasan alternatif telah diusulkan, berdasarkan teori perhitungan, yang tidak disengaja kotoran substitusi hidrogen bertanggung jawab. Pendopingan tipe-n mudah dicapai dengan menggantikan Zn dengan kelompok unsur golongan III yaitu Al, Ga, In atau menggantikan oksigen dengan kelompok unsur golongan VII yaitu klorin atau yodium. Pendopingan ZnOyang memiliki karakteristik tipe-p sulit dilakukan. Masalah ini berasal dari dopan tipe-p dengan kelarutan yang rendah dan itu adalah tidak hanya berlaku untuk ZnO, tetapi juga untuk senyawa seperti GaN dan ZnSe.
4
Adanya ZnO
tipe-p tidak membatasi aplikasi elektronik dan aplikasi
optoelektronik yang biasanya membutuhkan sambungan tipe-n dan material jenis p. Dikenal dopan tipe-p yaitu termasuk kelompok unsur Li, Na, K, kelompok-V unsur N, P dan As; serta tembaga dan perak. Mobilitas elektron ZnO sangat bervariasi terhadap suhu dan memiliki maksimum ~ 2000 cm2/ (V ° S) pada~ 80 Kelvin. Data mobilitas lubang dengan nilai dalam kisaran 5 -30 cm2/ (V ° S). Dari penelitian diatas peneliti akan melakukan penelitian sintesis komposit Polianilin dilakukan dengan pemberian doping ZnO untuk meningkatkan sifat magnetiknya dan konduktivitasnya.Untuk mendapatkan Fe3O4 dalam orde nano sangat sulit dilakukan.Dari penelitian diharapkan ZnO dapat memberikan nilai konduktivitas yang lebih baik karena sifat ZnO sebagai bahan ferromagnetik. Diharapkan perbandingan hasil yang diperoleh pada sintesis film Polianilin sebelum dan sesudah pemberian ZnO menunjukkan hasil yang baik,sehinngga ZnO dapat digunakan sebagai doping sehingga dapat diaplikasikan untuk device elektronik.
1.2.Batasan Masalah Untuk memberikan ruang lingkup yang jelas, penulis membatasi cakupan masalah sebagai berikut: 1. Sintesis Film tifis PANI/HCl/ZnO digunakan Monomer anilin 25 ml,HCl 75 ml Larutan H2O2 10ml dan 1 gram ZnO di stirer selama 2 jam pada beaker glass dengan Galvanostat selama 30 menit , dan arus polimerisasi 4 mA. 2. Karakterisasi morfologi dan sifat listrik film tifis PANI/HCl/ZnO SEM,XRF untuk mengetahui unsur – unsur dalam sampel mengetahui konduktivitas digunakan LCR METER .
dengan
dan untuk
5
1.3.Rumusan Masalah Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah: 1. Bagaimana
mensintesis
Film
Tifis
PANI/HCl/ZnO
dengan
metode
Galvanostatatik? 2. Bagaimana menentukan nilai konduktivitas Film Tifis PANI/HCl dan Film Tifis PANI/HCl/ZnO dengan alat ukur LCR METER? 3. Bagaimana mengkarakterisasi morfologi film PANI/HCl dan Film Tifis PANI/HCl/ZnO dan mengidentifikasi unsur – unsur dalam sampel dengan menggunakan XRF?
1.4.Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Mengetahui cara mensintesis Film Tifis PANI/HCl/ZnO dengan metode Galvanostatik. 2. Menentukan nilai konduktivitas Film Tifis PANI/HCl dan Film Tifis PANI/HCl/ZnO dengan alat ukur LCR METER. 3. Mengkarakterisasi morfologi film PANI/HCl dan Film Tifis PANI/HCl/ZnO dan mengidentifikasi unsur – unsur dalam sampel dengan menggunakan XRF. 1.5.Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah: Film tifis PANI/HCl/ZnO sebagai polimer konduktif memiliki konduktivitas yang baik sehingga dapat diaplikasikan sebagai material pada: 1. Mikroelektronik 2. Sensor Gas 3. Sistem optik non linear 4. Semikondukor
